摘要：在旋转机械中转子因高速运转、承受变周期及交变载荷的影响,容易导致其裂纹的萌生与扩展等问题。本文考虑具有裂纹的水平支撑非线性转子系统模型及动力学方程,推导了裂纹转子的能量表达式,引入能量空间概念,提出了振动能量空间分析方法,研究了不同临界转速区域能量空间的转子振动特性;基于提出的能量轨道概念,在能量FFT和轨道畸变中比较不同裂纹参数和非线性参数对系统振动特性的影响;相关实验验证了裂纹转子的能量FFT和能量轨道。研究结果表明:裂纹转子的能量FFT和轨道畸变能够诊断转子的裂纹故障,为分析裂纹转子系统振动响应和故障诊断提供了一种方法。

摘要：基于局部柔度理论和铰链裂纹模型 ,建立了裂纹转子的动力学模型 ,得到了裂纹转子与无裂纹转子的数值仿真解 .利用连续小波时频分析方法 ,讨论了裂纹转子与无裂纹转子的小波时频特性 ,提出了利用小波时频分析方法识别裂纹的新方法 ;数值仿真研究了采样频率对小波时频分析方法的准确性和有效性的影响 ,并给出了建议性的采样频率 .

摘要：针对转子裂纹振动信号不易被发现的问题,利用小波包分析方法,在无动不平衡频率的频带内进行分析,从中找出裂纹振动的特征频率。在分析中,针对小波算法存在的频率混淆、幅值失真、主频偏移的缺陷,在前人研究基础上,提出了一种频率补偿小波算法,利用该方法分析了核用屏蔽主泵转子裂纹振动信号,并得出了其振动的特征频率。结果表明,相比一般小波包,频率补偿小波包能识别出振动的特征频率,具有良好的实用价值。

摘要：随着旋转机械结构参数的提高,作用在转子上的气流激振力将显著增大。文中针对裂纹转子密封系统进行研究。应用Muszynska非线性密封力模型,建立在气流激振力作用下的裂纹转子系统耦合动力学方程。根据状态观测器理论,给出状态观测器控制对应算法。利用此方法对裂纹转子密封系统进行仿真研究,研究结果表明,基于状态观测器的混沌反馈控制方法具有很强的稳定控制能力,该方法适合于被控系统的混沌状态不可能全部直接测量,或状态反馈不可能物理实现的情况下,用重构状态代替真实状态组成状态反馈,将系统调整到正常的工作状态。为旋转机械的理论设计和故障动态监测提供理论依据,具有重要的实际工程应用价值。

摘要：随着旋转机械结构参数的提高,作用在转子上的密封中的气流激振力将显著增大。本文针对裂纹转子密封系统进行了研究。应用Muszynska非线性密封力模型,建立了在密封中的气流激振力作用下的裂纹转子系统耦合动力学方程,分析了在非线性密封力作用下的裂纹转子运动特性,并着重讨论了迷宫密封的物理和结构参数对裂纹转子运动特性的影响。研究结果表明,系统具有非常丰富的非线性动力学行为,密封中的气流激振力对裂纹转子的周期运动有明显的抑制作用,密封结构的各主要参数对系统稳定性有很大影响,故可以通过调整密封参数来改善系统的动态稳定性,这为旋转机械的理论设计和故障动态监测提供了理论依据。

摘要：基于不附加任何假设的裂纹模型,考虑切向刚度变化,建立裂纹转子无量纲动力学模型,可适用于瞬态、稳态、非线性等不同运动状态。采用分叉图、Pioncaré映射、轴心轨迹、频谱图、最大Lyapunov指数等,分析裂纹法向刚度变化、切向刚度变化、质量偏心与质量偏心角对裂纹转子分叉与混沌特性的影响,发现:随着裂纹法向刚度变化的增加,裂纹转子在亚临界转速区出现倍周期分叉、拟周期、周期3解等振动形式;考虑裂纹切向刚度变化,裂纹转子在1/2,2/3亚临界转速区出现拟周期、混沌运动,进入混沌的途径与拟周期、周期3解有关;质量偏心的增加或质量偏心角180°时,对裂纹转子的非线性运动具有明显的抑制作用。数值仿真研究可为工程实际中裂纹转子故障诊断提供依据。

摘要：针对智能故障诊断实际应用中存在的故障样本难以大量获取、面对新增故障类别需要一个完整的再训练周期的实时性等问题,提出一种采用增量二维主成分分析(incremental two-dimensional principal component analysis,I2DPCA)对非线性裂纹转子系统进行故障诊断的方法。首先构建水平支撑的非线性裂纹转子系统模型及其动力学方程,分别探究不同裂纹深度和质量偏心参数时系统振动响应的变化特征。其次将时域振动信号归一化为图像样本,由I2DPCA算法提取具有高判别力的低维故障特征。在上述处理基础上,使用k-最近邻(k-nearest neighbor,KNN)分类算法进行识别率的计算。数值仿真及相关实验的研究结果表明,基于I2DPCA算法的故障诊断方法可以在高速区域及小样本情形下有效地区分不同故障状况的信号,为裂纹转子系统的早期故障诊断提供了新的检测策略。

摘要：据自适应最优核设计准则,构造新的自适应径向墨西哥草帽型核函数时频分析方法。该方法能据分析信号分布自适应调节核函数的扩展方向及宽度,使在信号自项方向尽可能延伸,而不在信号自项方向的互项尽可能抑制,能克服传统时频分布中固定核函数缺乏对信号自适应能力的不足。给出自适应径向墨西哥草帽型核函数时频分布定义及算法,并与传统的短时傅里叶变换、Wigner-Ville分布及小波变换方法对比分析。仿真结果表明,所提方法优于传统的时频分布方法,能更有效处理非平稳信号,可获得较传统时频分布分辨率及抗噪更高性能。通过用于转子裂纹故障诊断实验结果表明,该方法能有效反映裂纹故障的严重程度。