基于振動特性的轉(zhuǎn)軸裂紋識別研究.pdf

1、旋轉(zhuǎn)機械是現(xiàn)代社會中最重要的機械設(shè)備之一，它在各個工程行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。轉(zhuǎn)子則是整個旋轉(zhuǎn)機械中最為核心的部件，轉(zhuǎn)子的正常與否直接決定整個旋轉(zhuǎn)機械能否正常運轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子裂紋故障是旋轉(zhuǎn)機械最常見故障形式，對轉(zhuǎn)子進行裂紋識別并判斷裂紋的位置和深度，從而及時采取相應(yīng)的措施實現(xiàn)預(yù)防性維護，對于保證設(shè)備安全高效的運行具有重要的社會意義和經(jīng)濟價值。
　　本文基于斷裂力學理論推導(dǎo)和有限元法，對轉(zhuǎn)軸進行了裂紋識別研究。在對轉(zhuǎn)軸的裂紋識別研究中，首

2、先對懸臂裂紋軸和轉(zhuǎn)子裂紋軸進行了振動測試實驗研究。通過實驗研究裂紋對轉(zhuǎn)軸振動特性參數(shù)的影響，并測得含有各個裂紋工況的裂紋轉(zhuǎn)軸水平方向和豎直方向的固有頻率。通過對測得不同裂紋工況的懸臂軸兩個方向上的固有頻率值分析，得到由于裂紋引起裂紋軸固有頻率具有不對稱性特征結(jié)論。
　　以裂紋懸臂軸為基礎(chǔ)研究對象，通過參數(shù)化建模循環(huán)仿真出大量含不同裂紋位置和深度懸臂軸的模態(tài)參數(shù)，并將所有裂紋參數(shù)與模態(tài)參數(shù)作為樣本形成樣本數(shù)據(jù)庫。然后在MATLAB中

3、設(shè)計搭建裂紋識別神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，從實驗研究中得到的裂紋軸固有頻率具有不對稱性特征結(jié)論，因此選取裂紋軸水平方向和豎直方向的固有頻率同時作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入。通過從樣本數(shù)據(jù)庫中選取樣本訓練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并用實驗數(shù)據(jù)修正及驗證裂紋識別神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的準確性，最后得到基于振動特性的懸臂軸裂紋識別方法。并與等高線法作對比，本文方法在裂紋深度識別精度上平均高1.76％，在裂紋位置識別精度上平均高2.61％，充分說明利用具有不對稱振動特性參數(shù)對裂紋識別的優(yōu)越性。

4、>　　最后在懸臂軸裂紋識別研究的基礎(chǔ)上，通過對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)模型精準化有限元建模及對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的各項參數(shù)的調(diào)節(jié)，得到一套完善的轉(zhuǎn)子裂紋識別方法。在轉(zhuǎn)子系統(tǒng)模型精準化建模時，通過等效剛度彈簧單元模擬其軸承約束，并通過實驗數(shù)據(jù)修正轉(zhuǎn)子裂紋軸有限元模型，最終得到精準的轉(zhuǎn)子裂紋系統(tǒng)模型。在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓練時，通過對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的隱含層節(jié)點數(shù)、權(quán)值、閾值、學習目標和學習速度等參數(shù)的調(diào)節(jié)，最后優(yōu)化得到能夠適用于轉(zhuǎn)子裂紋識別研究的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
　　本文基于具有不