裂紋轉子故障的非線性機理研究.pdf

1、轉子系統(tǒng)是旋轉機械最主要的組成部分，一旦發(fā)生故障，將帶來巨大的經(jīng)濟損失。由各種非線性因素（非線性油膜力、非線性內阻力、碰摩、裂紋等），導致轉子系統(tǒng)呈現(xiàn)出非線性動力學特性。目前針對非線性因素耦合碰摩故障的研究還不成熟，其動力學行為非常復雜，有時表現(xiàn)出混沌特征，所以對其混沌行為進行理論研究可以為轉子故障診斷提供有力依據(jù)。同時在設備故障診斷領域，出現(xiàn)了基于混沌時間序列信號相空間重構的分形故障特征提取方法，為從全新角度更深刻地認識復雜非線性動力

2、系統(tǒng)的故障行為提供了新的手段，也為從混沌現(xiàn)象中揭示故障的本質提供了基礎，所以對轉子系統(tǒng)振動信號進行混沌分形特征研究具有重要意義。 本文首先介紹了分形的基本概念以及分形用于設備故障診斷的原理。分形中的關聯(lián)維數(shù)反映復雜系統(tǒng)運動的吸引子的動態(tài)特性，因而可以采用分形的方法對機械系統(tǒng)進行故障診斷，這正是本文將分形應用于故障診斷的理論基礎。同時，制定了運用分形方法對轉子系統(tǒng)進行故障診斷的試驗方案，包括數(shù)據(jù)的獲取方式、數(shù)據(jù)的采集方案、特征參數(shù)

3、的提取和故障診斷的方法等。采用關聯(lián)維數(shù)作為系統(tǒng)的特征參數(shù)，對關聯(lián)維數(shù)計算過程中相空間重構的方法以及延遲時間、嵌入維數(shù)、數(shù)據(jù)長度等參數(shù)的選取原則進行了討論。并且以裂紋轉子為對象，對其振動信號在不同程度故障狀態(tài)下的關聯(lián)維數(shù)進行了分析，結果表明，分形理論中的關聯(lián)維數(shù)對設備故障比較敏感，能夠反映復雜系統(tǒng)的動態(tài)特性，給出了定性和定量的結果，簡化了系統(tǒng)的特征量，結果更加直觀明顯。另外，通過李雅普諾夫指數(shù)表征故障的狀態(tài)是否混沌，以及討論了李雅普諾夫和