转子系统局部碰摩故障传递机制特性研究 (2015年)

旋转机械的高速化和高效化使系统转定子间的间隙越来越小,转子振动经常引发局部碰摩故障,进而使整个转子系统响应呈现非线性,影响系统的稳定运行,及时掌握碰摩转子系统的动力学特性为处理故障建立基础.以谐波平衡和有限元理论为基础,建立碰摩转子系统的有限元模型并利用系统振动响应各次谐波分量与频率响应矩阵之间的关系,提出转子系统局部碰摩故障传递机制,即系统某处发生故障后对其他位置产生的影响.通过数值仿真和实验验证了此机制的正确性.具有n个故障的转子系统,仅需要任意n+2个节点的响应就可以得到剩余所有节点的响应.对于不平 ### 转子系统局部碰摩故障传递机制特性研究 #### 概述 在现代工业生产中，旋转机械设备（如压缩机、发电机等）的工作效率和速度不断提高，导致转子与定子之间的间隙逐渐减小。这种情况下，转子振动可能会引发局部的碰摩故障，进一步引起整个转子系统的非线性响应，严重时会影响到设备的安全稳定运行。因此，深入研究碰摩转子系统的动力学特性及其故障传递机制对于及时发现并处理故障至关重要。 #### 背景与意义 随着工业技术的进步，旋转机械的设计和制造趋向于更高速度和更高效率，这就意味着转子与定子之间的间隙将越来越小。在这种紧凑的设计下，任何微小的偏差都可能导致转子与定子之间发生接触，即所谓的“碰摩”现象。一旦发生碰摩，不仅会导致局部损坏，还可能引起整个系统的非线性振动，严重影响设备的性能和寿命。因此，研究碰摩故障的传递机制对于预防故障、提高设备可靠性和延长使用寿命具有重要意义。 #### 研究方法 本研究基于谐波平衡法和有限元理论建立了碰摩转子系统的有限元模型，并探讨了系统振动响应的各次谐波分量与频率响应矩阵之间的关系。这种方法有助于揭示当系统某一处发生碰摩故障时，如何影响其他位置的动力学响应。具体来说，研究提出了一种转子系统局部碰摩故障的传递机制，该机制指出，在一个具有n个故障点的转子系统中，只需要测量任意n+2个节点的响应，就可以推断出其余所有节点的响应情况。 #### 数值仿真与实验验证 为了验证所提出的碰摩故障传递机制的有效性和可靠性，研究团队进行了数值仿真和实验测试。通过对比仿真结果与实验数据，证实了该机制能够准确预测碰摩故障对整个转子系统的影响。此外，该机制还显示出对不同类型的转子系统故障（如不平衡、不对中和裂纹等）具有良好的适用性。 #### 主要贡献与应用前景 本研究的主要贡献在于提出了一个实用且有效的转子系统局部碰摩故障传递机制。这一机制不仅为诊断和预测转子系统中的碰摩故障提供了理论依据，而且对于指导实际生产中的故障检测和预防措施具有重要的参考价值。未来，这一研究成果有望应用于多种旋转机械设备中，帮助工程师们更加有效地监测和维护设备的健康状态，从而提高整个生产过程的安全性和效率。 本文针对转子系统局部碰摩故障的传递机制进行了深入的研究，并通过理论分析、数值仿真和实验验证展示了该机制的有效性和实用性。这项工作为理解转子系统中碰摩故障的影响机制以及开发相应的故障诊断技术提供了重要的理论支持和技术手段。