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1、2015年4月宇航计测技术Apr.,2015第35卷第2期JournalofAstronauticMetrologyandMeasurementVol.35,No.2文章编号:1000-7202(2015)02-0083-04中图分类号:V231文献标识码:A基于小波分析的转子不平衡故障诊断与控制技术研究李春芳黄建民(中航工业上海航空测控技术研究所,上海201601)摘要在对发动机挠性转子不平衡机理分析的基础上,利用小波分解和重构方法对信号进行提取与识别,实现了对转子不平衡故障的准确诊断,利用振型平衡法对挠性转子进行平衡。实验表明,此方法能够有效解决转子不平衡故障,为飞机发动机等旋
2、转机械转子不平衡的检测和控制提供了一种有效的解决方法。关键词转子故障诊断振荡平衡法ResearchonFaultDiagnosisandControlTechnologyofUnbalancedRotorBasedonWaveletAnalysisLIChun-fangHUANGJian-min(AviationIndustryCorporationofChinaShanghaiAeroMeasurement&ControlTechnologyResearchInstitute,Shanghai201601)AbstractBasedontheunbalancemechanisma
3、nalysisofengine＇sflexiblerotor,thesignalcouldbeextractedandidentifiedbyusingwaveletdecompositionandreconstructionmethod.Andthefaultdiag-nosisfortherotorunbalanceisaccurate,alsothebalanceproblemoftheflexiblerotorcanbesolvedbyusingmodalequilibriummethod.Testresultsshowthattherotorunbalancefaultc
4、anbereducedeffectivelyandthewaveletanalysisisveryeffectiveforFaultdiagnosisofunbalancedrotor.KeywordsRotorFaultdiagnosisOscillationEquilibriummethod1引言子的不平衡力,它是旋转机械主要的激振源,也是多[1]种自激振动的触发因素。随着发动机技术的飞速发展,高速旋转机械也理论和实践都已充分证明,旋转机械不平衡状随之大量涌现。转子作为旋转机械的核心部件,是况的危害是极大的,有时后果不堪设想。在科学技最容易出现故障的部件之一。诸多因素会导致转子
5、术不断进步和工业飞速发展的今天,各类机械转子的中心惯性主轴偏离其旋转轴,产生转子不平衡。的转速越来越高,从而对转子的动平衡要求也越来现场统计表明,引起振动过大的激振力中95%是转越苛刻,动平衡技术已成为许多工业领域中一个非收稿日期:2014-08-15,修回日期:2014-12-09作者简介:李春芳(1983-),女,工程师,主要研究方向:民用飞机故障诊断与健康管理技术研究。·84·宇航计测技术2015年常重要的内容。*C=f(t)Ψ(t)dt(4)j,k∫j,k-对信号进行重构的公式为2挠性转子不平衡的故障机理f(t)=C∑∑Cj,kΨj,k(t)(5)--对于挠性转子,当转子系
6、统工作在第一阶临界小波变换由于能够同时在时域和频域中对信转速之下时,转子的柔性变形可忽略不计。但是,如号进行分析,并且具有在高频段有较低的时间分辨果超过这一转速,已经平衡好的转子又将产生不平力与较高的频率分辨力,在低频段有较高的时间分衡,特别是当转子工作在临界转速以上时,低速平衡辨力与较低的频率分辨力的特性,所以小波变换能方法就完全失去了作用。为了寻求更好的平衡方够有效地区分信号中的有效信号与噪声,从而实现法,我们必须对挠性转子不平衡的故障机理进行研信号的消噪。一个含有噪声的信号模型可以表示为究。转子弯曲振动与转子及支承系统的固有性质有s(i)=f(i)+σe(i)i=0,1,…,
7、n-1(6)关,我们首先对转子不平衡力造成的转子挠曲进行式中:s(i)———原始信号;e(i)———噪声的信号;研究。s(i)———含噪声的信号。在实际的信号中,有用的信号一般表现为低频信号或是一些表现为比较平稳的信号。运用小波包对一维信号进行消噪处理,可以很好的提高振动检测的准确性。4振型平衡法图1挠性转子的弯曲振动图平衡的目标是减少转子挠曲、减少机器振动以图1为挠性转子不旋转时在Q平面内产生自及减少轴承的动反力。这三个目标有时是一致的,由振动时,任意时刻Q转子切片
