滾動軸承支承下松動-裂紋耦合故障轉子系統動力學特性分析*

李姚 南國防 丘學文 姚夏

(上海理工大學 能源與動力工程學院, 上海 200093)

引言

在轉子系統中,松動和裂紋是常見的故障.用于固定轉子系統的螺栓由于制造和安裝誤差,在長時間的工作后易出現預應力不足、間隙過大等現象,進而導致轉子支座松動故障.由于支座松動的影響,轉子系統振動響應異常增大,進而易在軸系上產生裂紋.這種松動-裂紋耦合故障的轉子系統在運行時,會呈現復雜的非線性動力學特性,對轉子安全穩定運行造成不可預知的損傷.研究轉子系統松動-裂紋耦合故障動力學特性,對機組故障診斷和健康監測均具有重要的學術價值和工程應用價值.

松動-裂紋耦合非線性動力特性的研究近年來成為轉子動力學中的一個熱點,路振勇等針對裂紋在轉子系統下特有的時變性質,在對動力學方程進行諧波平衡法的近似求解過程中,發現位于跨中的深裂紋對系統的影響最為顯著[1].Hong等提出了一種適用于轉子松動系統的新型沖擊減振器,發現該減振器能夠有效抑制振動幅值[2].Wang等將三盤Jeffcott轉子系統建模為單個單元.采用數值積分方法,將擬合松弛模型應用于轉子的整體模型中,研究了轉子的接觸問題和響應特性[3,4].蔣勉等提出了基于動力學行為非線性度量的轉子-滑動軸承系統支承松動狀態評估方法[5],曲秀秀等通過數值仿真和實驗研究發現盲源分離方法能夠有效地實現耦合故障的分離[6].羅躍綱等……