转子-轴承系统局部碰摩故障机理研究

对转双转子局部碰摩故障实验<b>转双转子局部碰摩故障实验</b><b>摘要</b>：此文旨在探讨转双转子局部碰摩对机械系统的影响。

首先，描述了检测该类故障的一般方法和常用工具。

接下来，通过一系列实验来表征转双转子碰摩的性能特性。

最后，根据研究结果提出了可供实践应用的几种有效控制策略。

<b>关键词</b>：转双转子；碰摩；故障检测；实验<b>正文</b>：1. 绪论转双转子局部碰摩是指在转双转子系统中，两根碰摩轴因动态运行或定位不准确而引起的局部相互接触引起的振动现象。

该现象的发生可能会损害系统的稳定性，影响系统的使用寿命，并可能引发恶性故障，因此，对该类故障的检测和处理具有重要意义。

2. 综述熟悉转双转子碰摩了解其特性，是对转双转子局部碰摩故障进行检测和处理的基础。

通常可以使用振动分析（如频域分析、时域分析）、固有频率测量和拉普拉斯变换等技术，进行局部碰摩故障的诊断。

另外，通过实验可以获得转双转子碰摩的性能参数，例如碰摩阈值、局部碰摩振动频率、有效动能等。

3. 实验方法为了验证转双转子局部碰摩的特征，我们设计并实施了一系列实验，包括静态和动态实验。

静态实验中，我们先进行基线测量，即不发生碰摩时的数据，然后通过改变控制参数，模拟碰摩情况，进而获得转双转子局部碰摩的状态参数和性能参数。

动态实验中，我们通过将步进电机作为转双转子的一端，通过动态改变运动参数，模拟碰摩的发生，获得振动信号，从而定量分析转双转子局部碰摩故障的特征。

4. 结论通过本次实验，我们获得了转双转子碰摩的性能参数和状态参数，以及其局部碰摩故障的病理特征，从而提出了可实施的几种控制策略，以提高机械系统有效性。

<b>应用</b>：实验结果为机械工程系统提供了可行的控制策略，用于检测和处理转双转子局部碰摩故障。

首先，运用振动分析技术，识别出转双转子运行中可能存在的局部碰摩故障；其次，利用实验获得的碰摩性能参数，运用根据系统特性设计的控制策略，对系统进行调控，以避免碰摩时引发的恶性故障；同时，需要定期对转双转子的碰摩参数进行校正，以保证系统的安全性。

旋转机械碰摩故障的诊断案例分析综旋转机械碰摩故障的诊断案例分析综述【引言】旋转机械在工业生产中起着重要作用，然而由于长期运转和各种原因，旋转机械碰摩故障时有发生。

碰摩故障会导致机械的性能下降、寿命缩短甚至完全失效。

因此，对旋转机械碰摩故障的诊断和分析具有重要意义。

本文将通过分析多个案例，总结旋转机械碰摩故障的常见原因、诊断方法和解决方案，以期为相关行业提供参考。

【案例一：轴承碰摩故障】案例描述：某工厂的离心泵在运行过程中出现异常噪音和振动，经过检查发现是轴承碰摩故障导致的。

1. 碰摩故障原因分析：a) 润滑不良：轴承润滑油不足、油质污染等；b) 轴承过载：泵的工作负荷超过轴承额定负荷；c) 轴承损坏：轴承内外圈间隙过大、轴承疲劳等。

2. 碰摩故障诊断方法：a) 振动分析：通过振动传感器采集振动信号，分析频谱特征；b) 温度检测：测量轴承温度，异常升高可能表示碰摩故障；c) 润滑油分析：检测润滑油中的金属颗粒和污染物。

3. 碰摩故障解决方案：a) 更换润滑油并保持良好的润滑状态；b) 调整工作负荷，避免轴承过载；c) 定期检查轴承状态，及时更换疲劳损坏的轴承。

【案例二：齿轮碰摩故障】案例描述：一台工厂的传动装置在运行时出现异常噪音和振动，经过检查发现是齿轮碰摩故障导致的。

1. 碰摩故障原因分析：a) 齿轮配合间隙过大或过小；b) 齿轮润滑不良；c) 齿轮磨损严重。

2. 碰摩故障诊断方法：a) 声音分析：通过声音传感器采集齿轮工作时的声音特征；b) 振动分析：分析齿轮工作时的振动频谱；c) 润滑油分析：检测润滑油中的金属颗粒和污染物。

3. 碰摩故障解决方案：a) 调整齿轮配合间隙，确保正常工作；b) 更换润滑油并保持良好的润滑状态；c) 定期检查齿轮磨损情况，及时更换磨损严重的齿轮。

【案例三：轴承与齿轮共同碰摩故障】案例描述：某设备在运行时出现异常噪音和振动，经过检查发现是轴承与齿轮共同碰摩故障导致的。

旋转机械碰摩故障诊断案例分析综近年来，随着工业化的快速发展，旋转机械在各个领域中扮演着重要的角色。

然而，由于长时间的运转和各种外界因素的干扰，旋转机械碰摩故障时有发生。

因此，对于旋转机械碰摩故障的诊断和分析显得尤为重要。

本文将通过几个实际案例，来探讨旋转机械碰摩故障的诊断与分析方法。

案例一：轴承碰摩故障在某工厂的生产线上，一台旋转机械突然出现了异响和振动的问题。

经过初步观察，发现该机械的轴承存在异常现象。

为了进一步分析问题的根源，工程师们使用了振动分析仪器进行了测试。

测试结果显示，该机械的振动频率超过了正常范围，且振动的主要频率为轴承的固有频率。

基于此，工程师们初步判断该机械的问题可能是由于轴承碰摩引起的。

为了确认诊断结果，工程师们进行了更加详细的检查。

他们拆卸了该机械的轴承，并对其进行了仔细观察。

结果显示，轴承表面出现了明显的磨损和划痕。

通过进一步的分析，工程师们发现，该机械在运行过程中，轴承润滑油的供给存在问题，导致轴承摩擦增大，最终引发了碰摩故障。

案例二：齿轮碰摩故障在另一家工厂的生产线上，一台旋转机械的齿轮出现了异常噪音。

工程师们利用红外热像仪对该机械进行了检测。

结果显示，齿轮的温度异常升高，表明存在摩擦和碰摩的问题。

为了进一步确定问题的原因，工程师们拆卸了该机械的齿轮，并进行了详细的观察。

他们发现，齿轮表面存在明显的磨损和齿面断裂现象。

通过与其他部件的对比，工程师们发现该机械的齿轮硬度不足，无法承受正常的工作负荷，从而导致了碰摩故障的发生。

综合分析与讨论通过以上两个案例的分析，我们可以得出一些共同的结论。

首先，振动和噪音是旋转机械碰摩故障的常见表现。

通过振动分析仪器和红外热像仪等先进工具的应用，可以有效地检测和诊断碰摩故障。

其次，对于旋转机械的碰摩故障，常见的原因包括润滑不良、材料问题、设计缺陷等。

因此，在日常维护和保养过程中，应加强对润滑系统的检查和维护，并确保材料的质量和齿轮的设计符合要求。

Modeling and Simulation 建模与仿真, 2022, 11(3), 707-717Published Online May 2022 in Hans. /journal/moshttps:///10.12677/mos.2022.113066双盘转子碰摩故障动力学特性分析张扬，南国防*，朱玉洁上海理工大学能源与动力工程学院，上海收稿日期：2022年4月2日；录用日期：2022年5月13日；发布日期：2022年5月19日摘要针对两端刚性支承的动力涡轮双盘转子，使用符合库伦摩擦定律的局部碰摩力模型来定义其径向摩擦力与切向摩擦力。

利用Timoshenko梁单元对其进行动力学建模，推导出单元的刚度矩阵和质量矩阵，并将各个单元矩阵组装成系统的总矩阵，写出整个系统的微分方程。

采用Newmark-β方法对双盘碰摩故障转子系统进行解析，分别揭示了两个盘的碰摩间隙、接触刚度、摩擦系数对系统动力学特性响应的规律。

分析结果表明：该系统呈现出多周期、拟周期和混沌等丰富的非线性动力学特性；碰摩引起振动主要为其自振频率成分，同时伴有其它较小的分数倍频振动及两侧相加为2倍频的分频。

关键词双盘转子，碰摩，有限元建模，非线性运动Analysis of Dynamic Characteristics ofRub-Impact Fault of Double-Disk RotorYang Zhang, Guofang Nan*, Yujie ZhuSchool of Energy and Power Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, ShanghaiReceived: Apr. 2nd, 2022; accepted: May 13th, 2022; published: May 19th, 2022AbstractFor a power turbine double-disk rotor with rigid supports at both ends, the radial friction force and tangential friction force are defined by a local friction force model in accordance with Cou-lomb’s law of friction. The stiffness matrix and mass matrix of the element are derived by using Timoshenko beam element for dynamic modeling, and each element matrix is assembled into the total matrix of the system, and the differential equation of the whole system is written. The New-mark-β method was used to analyze the rotor system with rub-impact fault of two disks, and the response laws of rub-impact clearance, contact stiffness and friction coefficient of two disks to the system dynamic characteristics were revealed respectively. The analysis results show that the sys-*通讯作者。

《不对中和碰摩耦合故障下转子系统动力学分析》篇一摘要本文主要研究了不对中和碰摩耦合故障下转子系统的动力学特性。

通过建立动力学模型，分析了不对中与碰摩故障对转子系统的影响，并探讨了系统在耦合故障下的振动特性及响应。

研究结果有助于深入了解转子系统的运行状态，为实际工程中转子系统的故障诊断与维护提供理论依据。

一、引言转子系统作为许多旋转机械的核心部件，其稳定性和可靠性对于整个设备性能具有至关重要的作用。

不对中与碰摩是转子系统常见的两种故障类型，当这两种故障耦合时，将对转子系统的动力学行为产生复杂影响。

因此，对不对中和碰摩耦合故障下转子系统的动力学分析具有重要的理论意义和实际应用价值。

二、动力学模型建立为了研究不对中和碰摩耦合故障下转子系统的动力学特性，我们建立了相应的动力学模型。

该模型考虑了转子系统的刚度、质量、阻尼以及不对中与碰摩故障的耦合效应。

通过拉格朗日方程，建立了转子系统的运动微分方程。

三、不对中故障对转子系统的影响不对中故障是指转子系统中轴线之间存在角度偏差或偏移量。

在模型中引入不对中参数，分析了其对转子系统动力学特性的影响。

研究结果表明，不对中会导致转子系统出现额外的激励力，增加系统的振动幅值和频率，同时可能导致系统的不稳定运行。

四、碰摩故障对转子系统的影响碰摩故障是指转子系统在运行过程中与静止部件或另一根转子发生接触摩擦。

通过模型分析发现，碰摩故障会导致转子系统产生局部或全局的振动，且振动频率与碰摩程度密切相关。

此外，碰摩还会导致转子系统的热变形和材料磨损，进一步影响系统的动力学行为。

五、不对中与碰摩耦合故障下的动力学分析当不对中与碰摩两种故障耦合时，转子系统的动力学行为变得更加复杂。

通过模型分析发现，耦合故障会加剧系统的振动，可能导致更严重的热变形和材料磨损。

此外，耦合故障还会影响系统的稳定性，使系统更容易出现失稳现象。

因此，在实际工程中，需要对转子系统进行定期检查和维护，以避免或减少这两种故障的发生。

航空发动机双转子系统碰摩故障振动特性研究欧阳运芳;明阳【摘要】航空发动机转子系统的振动对飞机的飞行安全具有重要影响.文中针对某型航空发动机无中介轴承的双转子系统的结构特征,采用集中质量法建立了双转子-轴承-机匣耦合的动力学模型,分别对内外转子碰摩故障进行了仿真,通过轴心轨迹图、时域波形图、频谱图、庞加莱图分析了双转子系统耦合振动响应特性,提取了内外转子碰摩故障特征.研究成果可以为航空发动机振动状态监测和故障诊断系统提供理论支持.【期刊名称】《机械工程师》【年(卷),期】2016(000)011【总页数】7页(P65-71)【关键词】航空发动机;双转子系统;碰摩故障;集中质量法;耦合振动响应分析【作者】欧阳运芳;明阳【作者单位】上海中航商用航空发动机制造有限责任公司,上海201306;上海中航商用航空发动机制造有限责任公司,上海201306【正文语种】中文【中图分类】V231.3飞机的飞行事故中发动机故障占相当大的比例，其中以发动机振动故障的危害尤为严重。

航空发动机振动过大可导致转子与静子之间的碰摩，直接影响发动机正常运行、可靠性及寿命，甚至危及飞机的飞行安全。

碰摩力模型是碰摩振动故障机理研究的关键。

目前通常采用库仑摩擦力和Hertz接触碰摩力来建立碰摩力模型。

An、Yuan等［1-6］采用库仑摩擦力开展了碰摩转子系统响应研究，发现了转子的周期、拟周期以及混沌运动现象，推导了同步全周碰摩解的稳定性判据，给出了稳定性判据简洁的近似表达式。

李飞敏、杨树华等［7-11］建立了基于Hertz接触理论的碰摩故障非线性动力学模型，研究了系统响应随转速、转静间隙、碰摩刚度等因素的变化规律，以及系统从周期运动向混沌运动的演化过程。

Abuzaid、Chu［12-16］建立了单、多盘转子碰摩试验装置，模拟了单点碰摩、局部碰摩以及整周碰摩故障，观察到了碰摩过程中的1/2×，3/2×等分数阶谐波以及1×，2×，3×谐波成分，发现碰摩间隙和摩擦因数对系统的稳定区域的影响规律。

转子碰摩、摩擦故障分析一、机理分析在旋转机械中，由于转子弯曲、转子不对中引起轴心严重变形，间隙不足和非旋转部件弯曲变形等原因引起转子与固定件接触碰撞而引起的异常振动时有发生。

转子碰摩、摩擦是一个复杂的过程，其主要表现为振动响应的随机性和频谱的非线性特征，从机理上分析，摩擦振动对转子有以下四方面的影响：1)直接影响转子运动可分为自转和进动（即公转）两种形式。

摩擦对自转的影响在于附加了一个力矩，因此，在转子原有力矩不变的条件下有可能使转子转速发生波动。

至于进动，由于摩擦力的干预可能使正进动转化为反进动，特别是全周摩擦，常常产生所谓的“干摩擦”现象，从而引起自激振动，影响转子的正常运行，甚至损坏机组。

2)间接影响摩擦的作用使动静部件相互抵触，相当于增加了转子的支承条件，增大了系统的刚度，改变了转子的临界转速及振型。

且这种附加支承是不稳定的，从而可能引起不稳定振动及非线性振动。

3)冲击影响局部碰摩除了摩擦作用外还会产生冲击作用。

其直观效应是给转子施加了一个瞬态激振力，激发转子以固有频率作自由振动。

虽然自由振动是衰减的，但由于碰摩在每个旋转周期内都产生冲击激励作用，在一定的条件下有可能使转子振动成为叠加自由振动的复杂振动。

4)热变形摩擦引起的热变形可能引起转子弯曲，加大偏心量，使振动增大。

二、转子碰摩、摩擦的特征分析摩擦分全圆径环形摩擦和局部摩擦两种，其特征有：a) 振动频带宽，既有与转速频率相关的低频部分，也有与固有频率相关的高次谐波分量，并伴随有异常噪声，可根据振动频谱和声谱进行判别；b) 振动随时间而变。

在转速、负荷工况一定，由于接触局部发热而引起振动矢量的变化，其相位变化与旋转方向相反；c）接触摩擦开始瞬间会引起严重相位跳动（大于100°相位变化）。

局部摩擦时，无论是同步还是异步其轨迹地带有附加的环（说明相位在很大的变化）。

转子碰摩的定量分析比较困难，一般来说，转子与静止件发生摩擦时，转子受到静止附加作用力。