耦合故障作用下轉(zhuǎn)子——滾動(dòng)軸承系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析及模擬實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)日益發(fā)展，各類旋轉(zhuǎn)機(jī)械的功率密度越來越大，其結(jié)構(gòu)要求更加緊湊，導(dǎo)致故障發(fā)生率也隨之增加，而轉(zhuǎn)子系統(tǒng)是旋轉(zhuǎn)機(jī)械的核心部件，一旦發(fā)生故障，將會(huì)造成重大的經(jīng)濟(jì)損失甚至人員傷亡，所以開展故障狀態(tài)下轉(zhuǎn)子－軸承系統(tǒng)動(dòng)力特性的深入研究存在重要工程應(yīng)用價(jià)值。
　　 本文以航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)臺(tái)主軸系統(tǒng)為研究對(duì)象，以轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)與轉(zhuǎn)子故障機(jī)理為研究基礎(chǔ)，以研究耦合故障狀態(tài)下主軸系統(tǒng)動(dòng)力特性為目的，通過調(diào)試已搭建航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)臺(tái)及故障模

2、擬裝置，處理分析所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并驗(yàn)證研究故障轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力特性方法。主要內(nèi)容如下：
　　 首先對(duì)故障轉(zhuǎn)子－軸承系統(tǒng)動(dòng)力特性分析的必要性進(jìn)行闡述，針對(duì)國內(nèi)外轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)發(fā)展、轉(zhuǎn)子故障機(jī)理以及轉(zhuǎn)子故障實(shí)驗(yàn)現(xiàn)狀進(jìn)行研究，并根據(jù)現(xiàn)有理論基礎(chǔ)，確定對(duì)故障轉(zhuǎn)子－軸承系統(tǒng)的動(dòng)力特性研究方法。
　　 隨后通過有限元方法分析實(shí)驗(yàn)主軸系統(tǒng)低頻結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性，將所得固有頻率和振型與模態(tài)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，掌握所研究對(duì)象固有結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性并驗(yàn)證所建有限

3、元網(wǎng)格模型可滿足工程設(shè)計(jì)和后續(xù)分析的要求。
　　 基于上述工作基礎(chǔ)，研究柔性轉(zhuǎn)子－滾動(dòng)軸承系統(tǒng)在不平衡－碰摩-不對(duì)中故障耦合作用下的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)。即運(yùn)用模態(tài)綜合法建立柔性多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，并自行編程建立非線性軸承力、碰摩力與不對(duì)中激振力模型，最終得到轉(zhuǎn)子－滾動(dòng)軸承系統(tǒng)的耦合故障柔性多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)控制模型。分析對(duì)比系統(tǒng)在各種故障耦合作用下的振動(dòng)特征圖。
　　 最后基于航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)予實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，通過設(shè)置典型機(jī)械故障模

4、擬系統(tǒng)并設(shè)計(jì)耦合故障狀態(tài)下轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)臺(tái)振動(dòng)測(cè)試，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析和處理。
　　 本文將柔性多體動(dòng)力分析與數(shù)值計(jì)算聯(lián)合仿真法應(yīng)用于建立不平衡-碰摩-不對(duì)中故障耦合作用下柔性轉(zhuǎn)子－滾動(dòng)軸承系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，進(jìn)行迭代求解，分析對(duì)比系統(tǒng)在各種故障耦合作用下的振動(dòng)特征圖，對(duì)典型故障轉(zhuǎn)子振動(dòng)特征初步掌握；并通過航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行故障狀態(tài)振動(dòng)測(cè)試，處理所測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)故障狀態(tài)下實(shí)驗(yàn)臺(tái)振動(dòng)特征進(jìn)行分析，驗(yàn)證該模型耦合各故障