基于扭振信号的柴油机轴系裂纹故障诊断研究

论文摘要

论文介绍了国内外柴油机轴系裂纹故障诊断的研究现状,阐明了柴油机轴系裂纹故障诊断研究的重要性和必要性。分析了裂纹转子与柴油机裂纹轴系的异同,以利于结构故障的研究成果能够在本论文中合理的借鉴和运用。论文首次运用精细时程积分法(PIM)对柴油机裂纹轴系扭转振动进行时域数值模拟,并对裂纹所导致时变刚度的动态性质作了分析。论文首先对柴油机轴系裂纹的动态性质作了详细的分析,在系统总结和分析多种描述裂纹运动方式的开关函数模型及其特点的基础上,提出了能够有效描述柴油机轴系裂纹动态特征的裂纹开关函数模型。论文介绍了几种用于扭转振动仿真分析的计算方法,分析了它们的计算特性,并通过具体算例验证各算法的计算精度和稳定性进而建立柴油机轴系裂纹扭转振动时域逐步积分。论文运用Matlab软件编制逐步积分计算程序对柴油机轴系两质量和多质量当量模型进行数值仿真,通过传统的信号处理方法和双谱对仿真结果进行处理,并对仿真结果和信号处理结果进行分析。论文通过双电机裂纹轴系台架振动实验对理论和仿真研究进行验证,结果表明所建立的裂纹模型和裂纹运动对局部参数的影响机制是正确的,同时表明论文对双自由度系统和柴油机裂纹轴系的扭振仿真与分析是正确的,最终得到柴油机轴系裂纹故障在线诊断的扭振信号特征。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 轴系裂纹故障诊断研究的发展
• 1.3 转子裂纹研究对轴系裂纹研究的启示
• 1.4 柴油机轴系扭转振动计算研究现状及方法
• 1.5 柴油机轴系振动信号的处理方法
• 1.5.1 幅值域分析方法
• 1.5.2 频域分析方法
• 1.5.3 时频分析方法
• 1.6 柴油机轴系裂纹故障诊断
• 1.7 本课题的研究内容
• 第2章 裂纹动态性质和仿真分析方法
• 2.1 裂纹对轴段局部参数的影响
• 2.1.1 裂纹对局部刚度的影响
• 2.1.2 裂纹的动态特性
• 2.2 裂纹轴系扭转振动数值仿真方法
• 2.2.1 传统轴系扭转振动数值模拟方法
• 2.2.2 精细时程积分法
• 2.3 裂纹轴系扭转振动数值模拟方法选择
• 2.4 柴油机裂纹轴系扭振信号处理方法
• 2.4.1 传统信号处理方法
• 2.4.2 双谱分析
• 2.5 本章小结
• 第3章 两质量系统裂纹轴系扭转振动研究
• 3.1 两质量系统扭转振动
• 3.2 含轴系裂纹的两质量系统扭转振动
• 3.3 两质量扭振系统轴系仿真
• 3.4 本章小结
• 第4章 多质量系统裂纹轴系扭转振动研究与仿真
• 4.1 柴油机多自由度模型无阻尼自由振动
• 4.2 柴油机轴系多自由度当量系统有阻尼强迫扭转振动
• 4.3 PA6L280型柴油机强迫扭振仿真与分析
• 4.4 PA6L280型柴油机裂纹轴系扭转振动仿真与分析
• 4.4.1 幅值域分析和功率谱分析
• 4.4.2 双谱分析
• 4.5 扭振特性对裂纹故障的灵敏度分析
• 4.6 本章小结
• 第5章 裂纹轴系扭振实验研究
• 5.1 可行性分析
• 5.2 实验台架和实验器材
• 5.3 相关实验原理
• 5.3.1 扭振的产生
• 5.3.2 扭振的测量
• 5.3.3 实验台工作原理
• 5.4 实验结果
• 5.4.1 原始数据图示
• 5.4.2 双电机轴系实验数据预处理
• 5.4.3 双电机轴系相对扭角
• 5.5 实验数据的处理和分析
• 5.5.1 实验结果的功率谱分析
• 5.5.2 实验结果的幅值域分析
• 5.5.3 实验结果双谱分析
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和参加的科研项目
• 致谢