【毕业学位论文】(原稿)转子不对中-碰摩耦合故障的动力学分析与辨识-航空器运行状

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1、中图分类号:V231.96;0322学科分类号：082304论文编号：102870709-0050硕士学位论文转子不对中-碰摩耦合故障的动力学分析与辨识研究生姓名学科、专业研究方向指导教师李兴阳载运工具运用工程航空器运行状态监测-与故障诊断陈果教授南京航空航天大学研究生院民航学院二00九年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofCivilAviationDynamicAnalysisandIdentificationforRotorMisalignment-RubbingCouplingF

2、aultsAThesisinVehicleOperationEngineeringbyLiXingyangAdvisedbyProf.ChenGuoSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2009承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论

3、文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）日期:作者签名:摘要在旋转机械的各种故障中，转了系统不对屮和转静碰摩是最为常见的故障。根据国外相关资料介绍，大约70%的旋转机械振动故障由轴系不对中引起或与Z相关。同时由于转子与静子Z间的间隙变得越来越小，这就使转子不对中引起的碰摩故障的对能性大大增加。因此，无论从旋转机械的可靠性设计上，还是从保证设备的安全稳定工作上，都迫使我们去深刻认识转子不对中和转静碰摩发生的过程和特征，并对转子不对中和碰摩耦合故障进行智能诊断。本文建立了转子-滚动轴承-机匣耦合系统不对中

4、-碰摩耦合故障动力学模型。在模型中，研究了不对屮齿式联轴器的运动规律，得岀了由角度和平行不对中而产生的不对屮力；同时根据转子与静子间的碰撞摩擦特性，建立了转子和静子的局部碰摩模型；建立的两自由度滚动轴承模型中，充分考虑了滚动轴承非线性赫兹接触和径向间隙等非线性因素。运用Runge-Kutta数值积分方法获取了该系统的非线性动力响应，利用时域波形图、轴心轨迹图、频谱图、Poincare图、分岔图、三维瀑布图等方法，讨论了转子不对中量、滚动轴承间隙、碰摩刚度等参数对系统响应的彫响，并研究了不对中和碰摩故障特征。结果表明：转子系统在不对中力和不平衡质量激励力共同作用下，貝有多种倍频分量，其中以1、2

5、倍频分量为主，口随着不对中程度的加剧，二倍频幅值呈线性增加，而工频幅值基本保持不变；随着转速的增加，在不对中、不平衡及碰摩故障综合作用下，系统不仅在临界转速下出现共振，而且在临界转速一半的位置出现二倍频共振。当不对屮和碰摩故障耦合时，在临界转速以下，将出现2倍、3倍及4倍等高倍频，在临界转速以上时，将出现分频和混沌现象。随着碰摩刚度的增加,分频和混沌现象岀现更加频繁；随着不对屮量的增加，混沌现象减少，系统趋于稳定。利用ZT-3多功能转了故障模拟实验台进行了不对屮和碰摩故障实验,验证了由不对屮故障所产生的2倍频分量以及由碰摩故障所产生的高次倍频分量，在一定程度上与仿真计算结果取得了良好的一致性。

6、最后利用从转子-滚动轴承-机匝耦合系统中仿真计算得到的和从ZT-3型多功能转子故障模拟实验台上采集得到的不平衡、不对中、碰摩及不对中-碰摩耦合故障4类故障的数据，建立结构自适应集成神经网络模型，进行了智能诊断实验，达到了良好的故障辨识效果。关键词：转子，滚动轴承，耦合动力学，不对中，碰摩，耦合故障，神经网络，分岔，混沌。AbstractInthevariousfaultsofrotatingmachinery,misalignmentfaultandrubbingfaultofrotorsystemarcthemostcommonfaults.Accordingtotheintroductio

7、nofforeignrelateddata,about70%vibrationfaultsofrotatingmachineryeithercausedbymisalignmentorrelatedtoit.Atthesametime,becausethesmallerclearancebetweenrotorandstator,whichgreatlyincreasesthepossibilit