双跨轴承转子系统稳健性运行评价研究

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1、分类号：TP274.2TP277单位代码：11232密级：工程硕士学位论文双跨轴承转子系统稳健性运行评价研究学院：机电工程学院专业：机械工程学号：2012020065作者：王志学校指导教师：栾忠权教授企业指导教师：马超助研完成日期：二零一五年一月一日学位论文版权使用授权书本人完全了解北京信息科技大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本。学校有权保留学位论文并向中国科学技术信息研究所等国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质版，允许论文被查阅和借阅，可以采用影

2、印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。学校有权适当复制、公布论文的全部或部分内容。学校有权将本人的学位论文加入《中国优秀硕士学位论文全文数据库》和编入《中国知识资源总库》。学位论文作者签名：年月日□公开□保密（____年____月）(保密的学位论文在解密后应遵守此协议)指导教师签名：学位论文作者签名：年月日年月日硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文题目为《双跨轴承转子系统稳健性运行评价研究》学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除了文中特别加以标注的内容外，本

3、学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明并表示了谢意。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。作者签字：年月日摘要摘要根据旋转机械关键设备安全运行的保障水平和预知维护的需求，以及现代测控技术教育部重点实验室的主要研究领域，依托实验室北京市青年英才计划项目（71A1411128），以典型双跨轴承转子系统为研究对象，开展其运行状态机理的理论研究进而实现系统的稳健性运行评价。具体研究内容如下：（1

4、）建立了双跨轴承转子系统非线性动力学模型。分析旋转机械的系统构成、运行特点及常见运行状态，以大型旋转机械为原型，建立各运行状态下系统的动力学模型，得到转速和偏心量变化时系统的非线性动力学响应，并得到了系统响应的振动波形图、平面相图和Poincaré截面图等。分析表明：建立的模型能够反映出转子系统参数变化过程中响应的演化过程，计算结果有利于开展双跨轴承转子系统稳健性运行评价研究。（2）开展了基于分形维数理论的双跨轴承转子系统运行状态评价理论与方法研究。考虑到系统响应的不规则性和不稳定性，以振动数据为输入，进

5、行系统的运行稳健性研究。应用LabVIEW软件实现了基于分形关联维数与盒维数理论的双跨轴承转子系统稳健性运行评价方法。分析表明：建立的分形维数故障评价方法可以有效地对双跨轴承转子系统进行运行状态评价。（3）进行了双跨轴承转子运行测试与分析系统的开发研究。该系统可以进行模拟与实验两部分的状态评价，在系统内部以模块化的形式存在，包括参数设置、数据分析、数据采集以及模型评价等。该系统对此类轴承转子设备评价提供了相应诊断工具。（4）开展了相关实验研究。针对双跨轴承转子实验台特定运行状态，进行了单一故障、耦合故障条

6、件下的实验研究，并进行系统理论模型和稳健性运行评价方法验证。分析表明：在测试情况相同的条件下正常运转时的关联维数值最大，碰摩运行时关联维数明显下降，不平衡与基础松动运行时的关联维数值略有下降；正常运转时的盒维数值最小，不平衡故障对系统的盒维数值影响不明显，碰摩运行时的盒维数明显升高。通过建立基于分形关联维数与盒维数理论的双跨轴承转子稳健性运行评价系统能准确真实的反应系统运行状态。最后，双跨轴承转子测试系统的功能有待进一步完善，需要大量的实验和数据的采集与分析，以便进一步提高诊断模型的应用价值。关键词：双跨

7、轴承转子系统；非线性动力学；分形维数IABSTRACTABSTRACTAccordingtothesafeoperationofkeyequipmentinrotatingmachinerysecuritylevelandpredictivemaintenanceneedsaswellastheresearchfieldsinourlaboratory.ThisworkissupportedbyBeijingHigherEducationYoungEliteTeacherProjectunderNo.71

8、A1411128,thetwo-spanrotorbearingsystemastheresearchobject,tocarryoutthetheoreticalresearchofitsoperatingconditionandrealizestabilizeoperationevaluationsystem.Specificcontentsareasfollows:（1）Nonlineardynamicsmodeloft