船载浮式离心压缩机转子动力学特性分析

以船载浮式离心压缩机转子为研究对象,建立了考虑隔振器(AVM, anti-vibration mount)的转子-轴承-弹性基础动力学模型。由于实际波浪载荷作用周期长,所以在计算过程中,将由波浪载荷导致的复合基础运动考虑为静态加载,不考虑瞬态特性。基于这一点,计算了复合基础运动下的轴承特性以及整体惯性载荷,并分析了船载浮式离心压缩机转子的横向振动以及运行稳定性。通过分析发现,基础运动会影响轴承的动力特性,使轴承负载产生一个偏离角度,并导致轴承交叉耦合项增大。轴承动力特性的改变和隔振器的采用,会使得系统固有频率和不平衡响应发生明显变化,隔振器会使转子在最危险工况下的共振峰值明显减低。与此同时,基础运动会通过轴承以及密封运行间隙影响转子系统的稳定性,使对数衰减率降低,甚至会导致转子失稳,而隔振器可以改善转子的稳定性。     

防微杜渐 “设备医生”大显身手——浅谈设备状态监测与故障诊断技术的应用和发展

我国现代工业及科学技术的飞速发展使机械设备日趋大型化、高速化、重载化和复杂化,功能日趋完善,自动化程度越来越高。在此背景下,单个部件的故障会影响整个设备甚至整个生产线的正常运行。因此,设备的状态监测与故障诊断就显得越来越重要,其经济效益也十分显著。     

基于经验小波变换的机械故障诊断方法研究

经验小波变换(EWT)是一种新的自适应信号分解方法,该方法继承了 EMD 和小波分析方法的各自优点,通过提取频域极大值点自适应地分割傅里叶频谱以分离不同的模态,然后在频域自适应地构造带通滤波器组从而构造正交小波函数,以提取具有紧支撑傅立叶频谱的调幅-调频(AM-FM)成分。本文将该方法引用到机械故障诊断中,提出了一种基于经验小波变换的机械故障诊断方法,并与EMD方法进行了对比分析。仿真结果表明,经验小波变换方法明显优于EMD方法,能有效地分解出信号的固有模态。与 EMD 相比较,该方法具有分解的模态少,不存在虚假的模态,计算量小,且在理论上具有易理解性等特点。最后将该方法应用到转子碰磨故障诊断中,实验结果进一步验证了该方法的有效性,能够有效地揭示出碰磨故障数据的频率结构,区分碰磨故障的严重程度。     

考虑热流固耦合的角接触滚动轴承动力学特性及打滑状态分析

轴承滚珠-滚道之间的打滑易使滚动体滚道划伤并导致明显的温升。为讨论打滑现象及其导致的问题,提出一种热流固耦合动力学模型。模型引入了轴承部件的热变形,打滑导致的温升,供油区的润滑油混合模型,保持架-引导圈之间的流体动压模型,以及作用在滚珠和保持架上的碰撞力和切向摩擦力,并考虑了保持架及滚珠的打滑程度、轴-轴承-轴承座组件的温升分布、热弹性变形等动静态参数的影响。通过对比7307AC轴承在一系列运行工况(运行速度,轴向载荷和润滑油量)下的打滑试验结果,验证了热流固耦合模型的准确性和有效性。结果表明,相同轴向预载时转速升高打滑程度显著加剧;最高温升及热变形也随之增加。乏油润滑下(0.4 L/min),保持架总体打滑率低于满油润滑(1.2 L/min),但轴承滚道的局部最大热变形达到滚珠-滚道径向游隙的4倍。基于润滑油混合模型发现,喷嘴水平对称布置相较于垂直布置冷却效果更好。     

行星齿轮箱齿轮局部故障振动频谱特征

齿轮局部损伤在齿轮箱故障中占有很大比例,其频谱特征与分布式故障具有明显区别.研究太阳轮、行星轮和齿圈局部故障振动信号的频谱结构对于行星齿轮箱故障诊断具有重要意义.考虑齿轮局部故障对啮合振动的调幅调频率作用、以及振动传递路径变化对振动测试信号的调幅作用,建立了行星齿轮箱局部故障振动信号模型,推导了频谱解析表达式.给出了太阳轮、行星轮和齿圈局部故障特征频率的计算公式.通过实验信号分析验证了理论推导结果,应用频谱分析方法分别诊断出了太阳轮、行星轮和齿圈局部故障.     

主分量分析和因子隐Markov模型在机械故障诊断中的应用

主分量分析(principal component analysis,PCA)是统计学中分析数据的一种有效方法,可以将高维数据空间变换到低维特征空间,因而可用于多通道冗余消除和特征提取.因子隐Markov模型是隐Markov模型的扩展,它比隐Markov模型更有优势,适用于动态过程时间序列的建模,并具有强大的时序模型分类能力,特别适合非平稳、信号特征重复再现性不佳的信号分析.文中结合主分量分析与因子隐Markov模型,提出一种新的故障识别方法,即以主分量分析方法进行冗余消除和故障特征提取,因子隐Markov模型作为分类器.并应用到机械故障诊断中,同时与基于主分量分析的隐Markov模型的识别方法相比较,实验结果表明基于PCA的因子隐Markov模型识别法和基于PCA的隐Markov模型识别法在故障识别上都是有效的,但对于相同的状态空间,前者的训练速度快于后者,尤其是状态空间越大,这种优势越明显.     

基于小波尺度谱的转子系统碰摩声发射特性

针对转子系统动静件间发生碰摩时会引起弹性应变而产生声发射,进而可利用声发射来辨识和诊断碰摩故障的特点,首先对碰摩声发射和碰摩振动信号进行了试验对照研究,讨论基于声发射的碰摩辨识别方法的独特优越性.然后,着重对碰摩声发射的特性进行了试验研究,并借助于小波尺度谱优越的时频分析性能,利用小波尺度谱对碰摩声发射的时频特性、传播特性和频散特性等进行了详细分析.分析结果显示小波尺度谱非常适合碰摩声发射这种频率丰富、非平稳和非线性的多模态波,是模态声发射分析的有力方法.     

声发射检测技术用于滚动轴承故障诊断的研究综述

声发射是材料受力变形产生弹性波的现象,故障滚动轴承在运转过程中会产生声发射.从几个方面综合阐述了国内外轴承故障声发射检测技术的研究和发展现状,即轴承故障声发射信号的产生机理,故障声发射信号的传播衰减特性,声发射信号的参数分析法和波形分析法对故障特征的描述,轴承故障声发射源的定位问题,根据信号特征进行故障模式识别以及声发射检测和振动检测的比较问题.通过分析总结出滚动轴承声发射检测技术下一步的研究方向,并指出滚动轴承故障的声发射检测是振动检测的有力补充工具,特别是在轴承低转速和故障早期的检测中更能发挥作用.     

基于小波时频框架分解方法的滚动轴承故障诊断

损伤点通过其它元件时引起的周期性冲击是判断滚动轴承局部损伤故障的关键特征信息.针对滚动轴承的振动特点,设计了小波时频框架,利用框架分解方法在匹配信号特征结构,直接提取特征信息方面的优势,分析了滚动轴承的振动信号.根据框架分解结果,在时频联合域内清晰直观地提取了滚动轴承局部损伤故障的周期性冲击特征,识别了滚动体、内圈和外圈的单点缺陷,与小波变换的对比验证了框架分解在检测滚动轴承局部损伤故障方面的有效性.     

基于高阶有限元方法的裂纹斜梁振动特性分析

裂纹结构的动力学建模和仿真是裂纹故障定量识别的前提和基础.为建立高效而精确的裂纹斜梁动力学辨识模型,采用具有正交特性的勒让德正交多项式作为梁横向位移场的附加高阶形函数,推导出了具有解析形式的斜梁单元刚度矩阵和质量矩阵,同时利用断裂力学和能量原理得到了裂纹单元的刚度方程,并建立了含裂纹斜梁的高阶有限元动力分析模型.数值算例表明该方法在计算效率和精度方面均有良好的表现,为斜梁的裂纹识别提供了有效的计算方法.