转子摩擦
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1、角磨机转子损坏一般分为两种情况:转子底部的转向器和转子绕组端部。
(1)转换器损坏原因:一般是碳刷压力不够。
当电机工作时,如果电流持续很大,碳刷磨损加快,时间长了碳刷变短,压力变小,接触电阻就会变大,导致转向器表面发热严重,致使表面受损,这种情况一般只有更换转子才可继续使用。
解决办法:适时更换碳刷(通常火花环绕燕尾一圈或大半圈时),且原装碳刷相比较转子价格较便宜。
转子价格:180元/个;原装碳刷价格:18元/个。
(2)转子绕组损坏原因:绕组损坏,一般是因为工作的时候压力很大,摩擦力增大,转子处于过载状态时间较长,电流增加致使绕组烧坏。
解决方法:督促操作员工正确使用角磨机的使用方法,理论上角磨机工作30分钟后,建议间歇10分钟左右冷却后,再继续使用作业。
机械振动故障及其特征频谱15类常见的振动故障及其特征频谱:不平衡、不对中、偏心转子、弯曲轴、机械松动、转子摩擦、共振、皮带和皮带轮、流体动力激振、拍振、偏心转子、电机、齿轮故障、滚动轴承、滑动轴承。
一、不平衡不平衡故障症状特征:◎振动主频率等于转子转速◎径向振动占优势◎振动相位稳定◎振动随转速平方变化◎振动相位偏移方向与测量方向成正比1、力偶不平衡力偶不平衡症状特征:◎同一轴上相位差180°◎存在1X转速频率而且占优势◎振动幅值随提高的转速的平方变化◎可能引起很大的轴向及径向振动幅值◎动平衡需要在两个修正面内修正2、悬臂转子不平衡悬臂转子不平衡症状特征:◎径向和轴向方向存在1X转速频率◎轴向方向读数同相位,但是径向方向读数可能不稳定◎悬臂转子经常存在力不平衡和力偶不平衡两者,所以都需要修正二、不对中1、角向不对中角向不对中症状特征:◎特征是轴向振动大◎联轴器两侧振动相位差180°◎典型地为1X和2X转速大的轴向振动◎通常不是1X,2X或3X转速频率占优势◎症状可指示联轴器故障2、平行不对中平行不对中症状特征:◎大的径向方向相位差180°的振动严重不对中时,产生高次谐波频率◎2X转速幅值往往大于1X转速幅值,类似于角向不对中的症状◎联轴器的设计可能影响振动频谱形状和幅值3、装斜的滚动轴承装斜的滚动轴承症状特征:◎振动症状类似于角向不对中◎试图重新对中联轴器或动平衡转子不能解决问题◎产生相位偏移约180°的侧面◎对侧面或顶部对底部的扭动运动三、偏心转子偏心转子症状特征:◎在转子中心连线方向上最大的1X转速频率振动◎相对相位差为0°或180°◎试图动平衡将使一个方向的振动幅值减小,但是另一个方向振动可能增大四、弯曲轴弯曲轴症状特征:◎弯曲的轴产生大的轴向振动◎如果弯曲接近轴的跨度中心,则1X转速频率占优势◎如果弯曲接近轴的跨度两端,则2X转速频率占优势◎轴向方向的相位差趋向180°五、机械松动1、机械松动(A)机械松动(A)症状特征:◎机器底脚结构松动引起的◎基础变形将产生“软底脚”问题◎相位分析将揭示机器的底板部件之间垂直方向相位差约180°2、机械松动(B)机械松动(B)症状特征:◎由地脚螺栓松动引起的◎可能产生0.5X、1X、2X和3X转速频率振动时,由裂纹的结构或轴承座引起的3、机械松动(C)机械松动(C)症状特征:◎相位经常是不稳定的◎将产生许多谐波频率六、转子摩擦转子摩擦症状特征◎振动频谱类似于机械松动◎通常产生一系列可能激起自激振动的频率◎可能出现转速的亚谐波频率振动◎摩擦可能是部分圆周或整圆周的七、共振共振症状特征:◎当强迫振动频率与自振频率一致时,出现共振◎轴通过共振时,相位改变180°,系统处于共振状态时,将产生大幅值的振动八、皮带和皮带轮1、皮带共振皮带共振症状特征:◎如果皮带自振频率与驱动转速或被驱动转速频率一致,则可能出现大幅值的振动◎改变皮带张力可能改变皮带的自振频率2、皮带磨损、松动或不匹配皮带磨损、松动或不匹配症状特征:◎往往2X转速频率占优势◎振动幅值往往是不稳定的,有时是脉冲、频率或是驱动转速频率,或是被驱动转速频率◎齿形皮带磨损或不对中,将产生齿轮皮带频率大幅值的振动◎皮带振动频率低于驱动转速或被驱动转速频率3、偏心皮带轮偏心皮带轮症状特征:◎偏心或不平衡的皮带轮,将产生1x转速频率的大幅值的皮带轮振动◎在皮带一致方向上的振动幅值最大◎试图动平衡偏心皮带轮要谨慎4、皮带/皮带轮不对中皮带/皮带轮不对中症状特征:◎皮带轮不对中将产生1X转速频率的大幅值的轴向振动◎电动机上振动幅值最大的往往是风机转速频率九、流体动力激振1、叶片通过频率流体动力激振症状特征:◎如果叶片与壳体之间的间隙不均匀,叶片通过频率(BPF)振动的幅值可能很高◎如果摩擦环卡在轴上,可能产生高幅值的叶片通过频率(BPF)振动◎偏心的转子可能产生幅值过大的叶片通过频率(BPF)振动2、流体紊流流体紊流症状特征:◎在风机中,由于流道内气流的压力变化或速度变化,往往会出现气流紊流流动◎将产生随机的,可能在0到30赫兹频率范围的低频振动3、气穴气穴症状特征:◎气穴将产生随机的,叠加在叶片通过频率(BPF)上的高频宽带能量振动◎通常说明进口压力不当◎如果任凭气穴现象存在,将可能导致叶轮的叶片腐蚀和泵壳体腐蚀◎声音听起来像砂石经过泵的声音十、拍振拍振症状特征:◎拍振是两个频率非常接近的振动同相位和反相位合成的结果◎宽带谱将显示为一个尖峰上下,波动本身在宽带谱上存在两个尖峰的频率之差就是拍频十一、偏心转子◎电源频率FL(中国为50赫兹=3000转/分)◎极数P◎转子条通过频率Fb=转子条数*转子转速◎同步转速NS=2XFL/P◎滑差频率FS=同步转速-转子转速1、定子偏心、绝缘短路和铁芯松动定子偏心、绝缘短路和铁芯松动症状特征:◎定子问题产生高幅值的电源频率,二倍(2FL)电磁振动◎定子偏心产生不均匀的气隙,其振动的单向性非常明显◎软底脚可能导致定子偏心2、同步电动机同步电动机症状特征:◎同步电动机的定子线圈松动产生◎高幅值的线圈通过频率振动◎线圈通过频率两侧将伴随1X转速频率的边带3、电源相位故障电源相位故障症状特征:◎相位问题将引起二倍电源频率◎(2FL)伴有(1/3)FL的边带◎如果不修正电源故障,二倍电源频率(2FL)的电磁振动幅值可能超过25毫米/秒峰值◎如果电源接头局部故障只是偶尔接触故障4、偏心转子偏心转子症状特征:◎偏心转子产生旋转的、可变的气隙,它产生脉冲振动◎经常要求进行细化谱分析,以分离二倍电源频率(2F)与旋转转速的谐波频率5、转子断条转子断条症状特征:◎旋转转速及其谐波频率两侧伴随极通过频率(Fp)边带说明转子断条故障◎在转子条通过频率(RBPF)两侧,伴随二倍电源频率(2FL)边带说明转子条松动◎往往是转子条通过频率(RBPF)的二倍(2XRBPF)和三倍(3XRBPF)幅值很高,而转子条通过频率(RBPF)的基频(1XRBPF)的幅值很小十二、直流电机直流电动机故障症状特征:◎利用可控硅整流器频率(SCR)高于正常的幅值可检测直流电动机故障◎这些故障包括:绕组线圈断裂,保险丝和控制板故障,可产生1X 到5X电源频率的高幅值振动十三、齿轮故障正常状态频谱:◎正常状态频谱显示1X和2X转速频率和齿轮啮合频率GMF◎齿轮啮合频率GMF通常伴有旋转转速频率边带◎所有的振动尖峰的幅值都较低,没有自振频率1、齿载荷的影响齿载荷的影响症状特征:◎齿轮啮合频率往往对载荷很敏感◎高幅值的齿轮啮合频率GMF未必说明齿轮有故障◎每次分析都应该在最大载荷下进行2齿磨损齿磨损症状特征:◎激起自振频率同时伴有磨损齿轮的1X转速频率的边带说明齿磨损◎边带是比齿轮啮合频率GMF更好的磨损指示◎当齿轮的齿磨损时齿轮啮合频率的幅值可能不变3、齿轮偏心和侧隙游移齿轮偏心和侧隙游移症状特征:◎齿轮啮合频率GMF两侧较高幅值的边带说明,齿轮偏心侧隙游移和齿轮轴不平行◎有故障的齿轮将调制边带◎不正常的侧隙游移通常将激起齿轮自振频率振动4、齿轮不对中齿轮不对中症状特征:◎齿轮不对中总是激起二阶或更高阶的齿轮啮合频率的谐波频率,并伴有旋转转速频率边带◎齿轮啮合频率基频(1XGMF)的幅值较小,而2X和3X齿轮啮合频率的幅值较高◎为了捕捉至少2XGMF频率,设置足够高的最高分析频率Fmax很重要5、断齿/裂齿断齿/裂齿症状特征:◎断齿或裂齿将产生该齿轮的1X转速频率的高幅值的振动◎它将激起自振频率振动,并且在其两侧伴有旋转转速基频边带◎利用时域波形最佳指示断齿或裂齿故障◎两个脉冲之间的时间间隔就是1X转速的倒数6、齿磨损摆动的齿症状特征:◎摆动的齿轮的振动是低频振动,经常忽略它十四、滚动轴承1、滚动轴承故障发展的第一阶段滚动轴承故障发展的第一阶段症状特征:◎超声波频率范围(>250K赫兹)内的最早的指示,利用振动加速度包络技术(振动尖峰能量gSE)可最好地评定频谱2、滚动轴承故障发展的第二阶段滚动轴承故障发展的第二阶段症状特征:◎轻微的故障激起滚动轴承部件的自振频率振动◎故障频率出现在500-2000赫兹范围内◎在滚动轴承故障发展第二阶段的末端,在自振频率的左右两侧出现边带频率3、滚动轴承故障发展的第三阶段滚动轴承故障发展的第三阶段症状特征:◎出现滚动轴承故障频率及其谐波频率◎随着磨损严重出现故障频率的许多谐波频率,边带数也增多◎在此阶段,磨损可以用肉眼看见,并环绕轴承的圆周方向扩展4、滚动轴承故障发展的第四阶段滚动轴承故障发展的第四阶段症状特征:◎离散的滚动轴承故障频率消失,被噪声地平形式的宽带随机振动取代之◎朝此阶段末端发展,甚至影响1X转速频率的幅值◎事实上,高频噪声地平的幅值和总量幅值可能反而减小十五、滑动轴承1、油膜振荡不稳定性油膜振荡症状特征:◎如果机器在2X转子临界转速下运转,可能出现油膜振荡◎当转子升速到转子第二阶临界转速时,油膜涡动接近转子临界转速,过大的振动将使油膜不能支承轴◎油膜振荡频率将锁定在转子的临界转速。
汽轮机动静摩擦原因分析及检修对策摘要:动静碰摩故障是汽轮发电机组中常见的故障之一。
机组碰摩故障发生后,轻者将会导致机组振动过大无法正常启动和运行,严重时将会造成转子的永久弯曲,甚至造成整个机组的损坏。
因此,如何快速准确诊断出机组动静摩擦原因,将是整个故障诊断中的工作重点。
本文重点论述了汽轮机动静摩擦原因及其对策。
关键词:汽轮机;动静摩擦;原因;振动;对策汽轮机是一个转动机械,其根本结构分为两大部分:转动部分和静止部分。
转动部分包括:转子、轮盘、叶片、联轴器;静止部分包括:汽缸、轴承、隔板(套)、汽封盒等。
转动机械在运行中最易产生动静部分的摩擦,由于运行中转动部件与静止部件之间的摩擦引起的故障,它被称之为碰摩故障。
近年来这些故障逐渐增多,所以对大型机组的效率提出了更高的要求,因此,正确诊断汽轮机动静摩擦故障是保证机组稳定安全运行的重要因素,也避免了生产过程中的频繁事故。
一、动静摩擦的原理及振动特征1、原理。
当动静间隙消失时,会产生摩擦。
对静止部件来说,摩擦发生在半径最小的位置。
对转子来说,摩擦发生在以最大晃动位置为中心的段弧上。
摩擦产生的热量从接触点进入转子,接触点的温度升高,远离接触点的温升较低,导致转子温度分布不均匀,引起弯曲。
一些转子发生动静摩擦后,接触部分的金属颜色变为蓝色,由此估计温升可达到数百度。
因此,尽管局部轴段存在动静摩擦,但对转子温度的影响不容忽视。
2、振动特征(1)振动为基频分量。
动静摩擦引起转子热弯曲,从而使质心偏离转动中心。
由此产生的振动与转速频率一致,也就是说为基频振动或1X称分量。
因振动系统的非线性,在大振动的情况下不可能排除一定倍频成分的可能性,但不能作为判断摩擦振动的必要条件。
(2)振动的不稳定。
在动静摩擦过程中,接触部分没有热量进入转子,转子温度处于非稳态,其热弯曲不断变化。
因此,只要动静摩擦存在,振动就不稳定。
1X的振幅和相位处于连续变化状态,若振动稳定,表明动静摩擦消失。
气田螺杆泵定子、转子减少磨损的几点措施2.长庆油田分公司技术监测中心,陕西西安 710021 )摘要:螺杆泵是一种内啮合偏心回转的容积式泵,主要由双头螺旋空腔的定子和在型腔内与其啮合的转子组成;当转子在定子型腔内绕定子轴线做行星回转时,转子和定子之间形成的密封腔就沿转子轴向位移,将液体均匀、连续、恒定的由吸入口输送到排出口。
关键词:螺杆泵;定子、转子;减少磨损措施神木气田的采出水以管线输送为主,螺杆泵为主要输送设备,螺杆泵的装配使用数量比较高,多采用G85型螺杆泵,排量4方/8方/10方等不同规格.通过近年的使用发现,各集气站螺杆泵的定子,转子因损坏更换频率较高,其中因定子、转子磨损更换最为突出,占螺杆泵维修成本的比例较高。
一、造成定子转子磨损严重的主要原因(一)选用的泵型与输送介质的不匹配造成泵的磨损选用的泵型号要求与实际生产的要求不相符,从而造成泵负载或超载运行;选取的定转子材质不适输送介质的特性,缺少耐腐蚀性,耐高温,造成定子、转子损伤。
(二)输送介质含杂质,含沙量影响定子,转子磨损集气站输送的采出水中含沙等杂质较多,过滤不精细,沙石,杂质造成定转子磨损严重,特别是新开的气井,由于来气时气液分离过滤沉淀的时间较短,过滤器不精细,沙粒随采出水进入泵体,造成定子转子的磨损,定子转子两者接触的表面因沙粒磨损产生痕迹,俩者间隙变大,使泵的输送压力变低,输送量减少,甚至不上量,必须更换新的定子,转子。
1.螺杆泵的干运转造成定子,转子磨损螺杆泵一旦发生干运转后,其转子与定子橡胶衬套之间的磨损就会急剧增加,在有流动性介质润滑的情况下,磨损会很缓慢,一旦无介质,定子橡胶衬套与转子将发生严重的干运转磨损。
(四)启停泵操作不当造成的磨损现场操作人员,启停泵不按操作规程进行作业,过于相信经验和数字监控数据,忽视现场流程、数据的查看;启动螺杆泵时现场不盘泵、不罐泵;停泵后对泵不进行放空等诸多不当操作行为,均对螺杆泵运行定子、转子造成损伤。
十五种常见的设备振动故障及其特征频谱2020.2.3∙以下十五种常见的振动故障及其特征频谱: 不平衡、不对中、偏心转子、弯曲轴、机械松动、转子摩擦、共振、皮带和皮带轮、流体动力激振、拍振、偏心转子、电机、齿轮故障、滚动轴承、滑动轴承。
一、不平衡不平衡故障症状特征:∙振动主频率等于转子转速;∙径向振动占优势;∙振动相位稳定;∙振动随转速平方变化;∙振动相位偏移方向与测量方向成正比。
1、力偶不平衡力偶不平衡症状特征:∙同一轴上相位差180°;∙存在1X转速频率而且占优势;∙振动幅值随提高的转速的平方变化;∙可能引起很大的轴向及径向振动幅值;∙动平衡需要在两个修正面内修正。
2、悬臂转子不平衡悬臂转子不平衡症状特征:∙径向和轴向方向存在1X转速频率;∙轴向方向读数同相位,但是径向方向读数可能不稳定;∙悬臂转子经常存在力不平衡和力偶不平衡两者,所以都需要修正。
二、不对中1、角向不对中角向不对中症状特征:∙特征是轴向振动大;∙联轴器两侧振动相位差180°;∙典型地为1X和2X转速大的轴向振动;∙通常不是1X,2X或3X转速频率占优势;∙症状可指示联轴器故障。
2、平行不对中平行不对中症状特征:∙大的径向方向相位差180°的振动严重不对中时,产生高次谐波频率;∙2X转速幅值往往大于1X转速幅值,类似于角向不对中的症状;∙联轴器的设计可能影响振动频谱形状和幅值。
3、装斜的滚动轴承装斜的滚动轴承症状特征:∙振动症状类似于角向不对中;∙试图重新对中联轴器或动平衡转子不能解决问题;∙产生相位偏移约180°的侧面;∙对侧面或顶部对底部的扭动运动。
三、偏心转子偏心转子症状特征:∙在转子中心连线方向上最大的1X转速频率振动;∙相对相位差为0°或180°;∙试图动平衡将使一个方向的振动幅值减小,但是另一个方向振动可能增大。
四、弯曲轴弯曲轴症状特征∙弯曲的轴产生大的轴向振动;∙如果弯曲接近轴的跨度中心,则1X转速频率占优势;∙如果弯曲接近轴的跨度两端,则2X转速频率占优势;∙轴向方向的相位差趋向180°。
转子不稳定和自激振动不稳定性和自激振动是旋转机器独特的问题,转子的动能可以导致转子结构的振动,达到损毁的程度。
通常,“不稳定性”和“自激振动”两个术语可互换使用,但是严格说,“不稳定”可能是一种“静态地”表现,没有伴随典型的振荡,重要的“静态不稳定”例子相对很少,最常见的是电机转子在径向磁场气隙内的不恢复倾向。
对一个工程良好的电机,支撑轴承应具有足够的刚度对抗磁场气隙的明显的负阻尼。
另一个静态不稳定的例子的是不承载分瓣轴承,对这种轴承类型的一些结构,存在一个最小载荷水平,低于此,轴颈不具有一个静态稳定的均衡位置。
动态不稳定或自激振动的显著不同点在于存在一个特征频率,它并不与旋转频率明显相关。
“无阻尼共振”代表一种零稳定性状态,在有限同频激励缺失情况下,其幅值是自维持,但不是自放大。
在旋转激励存在的情况下,振动幅值以一定的时间速率线性建立,它与激励的大小成正比。
理论上,如果激励的大小降为零,共振响应将消失。
而动态不稳定性表现为,一个特征振动倾向于其幅值按指数增长,而没有明显的同频激励。
一个不稳定振荡的幅值不断增长,只会被非线性机制所制约。
增长的振荡和衰减的振荡是一个非守恒的转子系统相反的行为表现,因此,一个非守恒系统振荡可量化其特征,可表示为不稳定系统的对数增长率,或稳定系统的对数衰减率。
稳定性为零的状态,区分有阻尼的行为状态与不稳定行为状态,称为稳定性阈值。
动态不稳定的原因有四种:•油膜轴承:在某些滑动轴承中存在交叉耦合效应,是剧烈不稳定现象的根源,它一般与接近转频的一半的频率振荡相联系。
轴颈的不稳定运动接近一个圆周涡动,与旋转同方向。
这种类型的不稳定倾向对静态负荷灵敏,有时称为“油膜涡动或油膜振荡”。
•叶轮力:一个叶轮的机械效率对顶部流体泄漏敏感,如果叶轮的横向运动占有泄漏流体间隙的较大的比例,那么产生的切向叶片力将沿叶轮边缘变化,得到的效果是在与叶轮位移垂直的方向上产生力,这等效于油膜轴承的交叉耦合刚度系数,其导致涡动不稳定。
电励磁电机中碳刷和滑环的作用1.引言1.1 概述电励磁电机是一种常见的电动机类型,它利用电励磁产生磁场来驱动转子运动。
在电励磁电机中,碳刷和滑环是两个非常重要的组成部分,它们在电机运行过程中起着关键的作用。
碳刷是一种用于传递电流的导电材料,通常由碳和其他添加剂制成,具有较好的导电性和耐磨性。
在电励磁电机中,碳刷通过与转子上的集电环或集电器接触来传递电流。
它们随着转子的旋转而移动,确保电流的稳定传递。
除此之外,碳刷还能够起到自动修复刷槽和保护转子的作用,延长电机的使用寿命。
滑环则是一种可旋转接点的装置,用于传输电流或信号。
在电励磁电机中,滑环连接在转子轴上,并与碳刷相配合。
当转子旋转时,滑环在碳刷的压力下保持与之接触,通过滑环传递电流。
滑环不仅具有良好的导电性能,还能够实现对电流的稳定传递,并且具有较高的转速能力。
它在电机启动和运行过程中起到了关键的作用。
总而言之,碳刷和滑环是电励磁电机中不可或缺的组成部分,它们分别负责传递和稳定电流的传输。
它们的正常工作状态对于电机的性能和寿命具有重要影响。
因此,在电励磁电机的设计和维护中,对碳刷和滑环的选择和使用需要给予充分的重视。
1.2文章结构文章结构部分应该介绍本文的组织结构和各个部分的内容安排。
在这篇长文中,本文将按照以下结构来进行叙述:1. 引言部分:1.1 概述:说明电励磁电机的基本原理和构成,并引出碳刷和滑环的作用。
1.2 文章结构:介绍本文的组织结构和各个部分的内容安排。
1.3 目的:明确本文的目的和意义,为读者提供清晰的研读线索。
2. 正文部分:2.1 碳刷的作用:详细介绍碳刷在电励磁电机中的作用,包括电流传递、换向和保护电机等方面。
重点阐述碳刷的材料选择、使用寿命和维护等问题。
2.2 滑环的作用:深入解析滑环在电励磁电机中的作用,包括传递电能、传输信号和旋转连接等功能。
重点讨论滑环的材料选择、接触方式和润滑等关键问题。
3. 结论部分:3.1 总结:总结碳刷和滑环在电励磁电机中的作用和重要性,并归纳各个方面的关键点。
发电机转子温度波动的原因
发电机转子温度波动的原因可能有以下几点:
1. 电流波动:发电机的转子会因为电流的变化而产生热量,而电流的波动会导致转子温度的波动。
例如,当发电负载突然增加时,电流会增加,导致转子温度升高。
2. 转速波动:转子的转速变化会直接影响热量的产生。
当转速波动时,发电机转子的温度也会相应波动。
3. 环境温度变化:环境温度的变化也会影响发电机转子的温度。
如果环境温度上升,导致散热不良,转子温度会升高。
4. 散热不良:如果发电机的冷却系统存在故障或不良,散热效果不好,就会导致转子温度波动。
5. 轴承磨损:轴承磨损或润滑不良会导致转子摩擦增加,进而产生更多的热量,导致转子温度波动。
为了避免发电机转子温度波动过大,应定期检查和保养发电机,确保电流稳定、转速正常,冷却系统正常运行,并及时修复轴承问题。
摘要碰摩转子系统非线性动力学数值模拟分析摘要碰摩转子系统是旋转机械中最重要的部件,在工业领域中起着无法替代的作用。
随着技术的发展,旋转机械向着高速化、轻型化、高负荷方向发展,对旋转机械提出更高的要求,也给转子系统带来更多的非线性问题,推动了非线性科学以及转子动力学的发展。
目前,国内外大部分研究者利用非线性理论以及转子动力学对转子系统碰摩、裂纹以及松动等典型故障做出了大量研究,分析故障转子的分岔与混沌行为,但目前主要对故障转子单一故障研究较多,对耦合故障研究较少,实际中存在多种故障耦合作用对转子系统行为的综合影响。
本文由简入深地对故障转子系统进行研究,首先研究了只含有碰摩条件下,不考虑其它因素的故障转子,分析了频率比、偏心量对转子响应的影响;其次研究了含碰摩与裂纹耦合故障转子系统,考虑了材料的非线性以及油膜力作用,分析了裂纹深度、偏心量以及定子刚度对转子响应的影响;最后研究了碰摩-裂纹-松动耦合故障转子系统,分析了裂纹深度、定子刚度以及底座质量对转子响应的影响。
本文采用的方法是对微分方程进行无量纲化,采用4阶龙格库塔法对非线性微分方程进行数值模拟,采用分岔图、庞加莱映射图、轴心轨迹图、时域图、频域图分析了三种转子故障所表现出的不同的非线性动力学行为,理论上分析了产生非线性特性的原因,为进一步深入研究转子故障提供了理论依据。
最后,总结本文所做的主要工作,提出研究过程中的不足,为以后更好地研究转子故障提供方向以及研究趋势。
关键字:碰摩;裂纹;松动;庞加莱映射I昆明理工大学硕士学位论文AbstractResearching on the nonlinear dynamics of rub-impact rotor system by numerical simulationAbstractRotor system with rub-impact is the most important component of rotary machinery, which plays an irreplaceable role in the field of industry. With the development of technology, rotating machinery is towards high-speed, light-weight, high load direction, so the rotating machinery needs higher requirements and also brings about more rotor system nonlinear problems, promoting the developments of nonlinear science and rotor dynamics.At present, most of the researchers have made a lot of researches on typical faults of rubbing, crack and loosen by using the theories of nonlinear rotor system and rotor dynamics, analyzing bifurcation and chaos behaviors of rotor, but mainly studying on single fault of rotor more and on coupling fault less, the actual existence of various coupling faults of rotor system have comprehensive effected on nonlinear behavior.The rotor system fault was studied from simply to deeply, firstly studying the influence of rotor system only with rub-impact condition without considering other rotor faults by the frequency ratio and the deflection; secondly studying the influence of rotor system with the rub-impact and crack coupling faults, considering material nonlinearity and oil film force by the crack depth, the deflection and the stiffness of the stator; lastly studying the influence of rotor system with the coupling faults of rub-crack-loosen by the crack depth, the stiffness of the stator and the stator base quality of rotor, dynamics equations was established to analyze the nonlinear characters. The method of dimensionless was used in different equations and 4 order Runge-Kutta method was used to numerical simulate different nonlinear equations, the bifurcation diagram, Poincare map, chart of axis orbit, time domain, frequency domain were used to analyze the influence of rotor response. Corresponding different nonlinear dynamic behaviors caused by three kinds rotor faults were analyzed, theoretical analyzing the reasons for the generated nonlinear characteristics, whichIII昆明理工大学硕士学位论文IV provides a theoretical basis for further analyzing of the rotor faults.Finally, the main work was summarized in this paper and the insufficiency was putting forward in the research process, which were better for the future researching direction and provide failure research trends.Key Words: rub-impact; crack; looseness; Poincare map目录目录摘要 (I)Abstract (III)第一章绪论 (1)1.1 课题研究的目的和意义 (1)1.2 国内外发展现状 (2)1.2.1 转子动力学以及碰摩故障研究现状 (2)1.2.2 非线性动力学研究方法的研究现状 (3)1.2.3 非线性动力学理论研究现状 (4)1.2.4 转子系统的不平衡响应 (5)1.2.5 转子系统的状态监测与故障诊断 (6)1.3 本文的主要研究内容 (7)第二章非线性动力学理论基础 (9)2.1 分岔理论概述 (9)2.2 混沌理论概述 (9)2.3 碰摩模型概述 (10)2.4非线性微分方程的研究方法 (10)2.4.1 分岔图 (10)2.4.2 相图 (10)2.4.3 Poincare映射 (10)2.4.4 时域图 (11)2.4.5 频谱图 (11)2.4.6 李雅普诺夫指数 (11)2.5 非线性油膜力计算表达式 (12)2.5.1 非线性油膜力对转子响应的影响 (12)2.5.2 油膜力的线性化 (12)2.5.3 稳态短轴承油膜力表达式 (12)2.5.4 修正短圆瓦轴承油膜力表达式 (13)2.6 龙格-库塔法(Range-Kutta) (14)2.7 本章小结 (14)i昆明理工大学硕士学位论文ii 第三章 含有碰摩故障转子系统非线性动力学分析 (17)3.1碰摩概述 (17)3.2 碰摩转子系统动力学模型的建立 (18)3.2.1 碰摩力 (18)3.2.2 运动的微分方程 (19)3.3 碰摩转子系统非线性动力学分析 (19)3.3.1频率比λ对转子响应的影响 (20)3.3.2 偏心量对转子响应的影响 (24)第四章 考虑油膜力下碰摩-裂纹耦合转子系统非动力学分析 (31)4.1 轴的裂纹刚度模型描述 (31)4.1.1 开裂纹 (31)4.1.2 开闭裂纹模型 (31)4.2碰摩-裂纹耦合转子系统动力学模型的建立 (32)4.3 碰摩-裂纹耦合转子系统非线性动力学分析 (33)4.3.1 裂纹深度对转子响应的影响 (34)4.3.2 偏心量对转子响应的影响 (37)4.3.3 定子刚度对转子响应的影响 (44)4.4 本章小结 (50)第五章 考虑碰摩-松动-裂纹耦合故障转子系统非动力学分析 (53)5.1 碰摩-松动-裂纹耦合转子系统动力学模型的建立 (53)5.2 碰摩-裂纹-松动耦合转子系统非线性动力学分析 (55)5.2.1 裂纹深度对转子响应的影响 (55)5.2.2 偏心量对转子响应的影响 (59)5.2.3 定子刚度对转子响应的影响 (61)5.2.4 底座质量对转子响应的影响 (65)5.3 本章小结 (68)第六章 结论与展望 (71)6.1 本文的主要工作 (71)6.2 存在的问题 ..................................................................................... 71 致 谢 ............................................................................................................................... 73 参考文献 ........................................................................................................................ 75 附录A (攻读硕士学位期间发表的论文目录) (79)第一章绪论第一章绪论1.1 课题研究的目的和意义旋转机械是指航空发动机、汽轮机、压缩机等转子系统,广泛运用于机械、航空、电力等行业。