直裂紋轉子系統(tǒng)呼吸效應與振動特性研究.pdf

1、裂紋作為轉子軸系中最常見的故障之一，在轉子運行過程中若未被及早檢測，將會影響機組的正常運行，一旦轉子軸系因裂紋出現產生斷裂，對經濟及人身安全將會造成極為嚴重的損害。因此需要對轉子軸系進行實時監(jiān)測，盡早發(fā)現轉軸上的裂紋，防止軸系裂紋的萌生與擴展，并且及時采取有效防護措施，確保轉子系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。而要發(fā)現轉軸上的裂紋，獲取轉子裂紋診斷與識別的方法是其中的重中之重，研究裂紋的呼吸特性及振動特性勢在必行。
　　本文基于轉子動力學理論采用

2、有限元法研究了直裂紋轉子系統(tǒng)的呼吸效應與振動特性。首先采用了有限元參數化模型、模態(tài)試驗結果與BP神經網絡相結合的方法準確辨識了轉子軸承結合部等效剛度，結果表明采用該方法識別轉子軸承結合部等效剛度效果較好，轉子軸承結合部徑向等效剛度為4.48×105N/m，軸向等效剛度為5.05×105N/m，為裂紋轉子系統(tǒng)有限元模型的建立提供了準確的剛度參數。
　　基于已識別出的轉子軸承結合部等效剛度，采用ABAQUS建立了直裂紋轉子系統(tǒng)有限元模

3、型，仿真模擬了重力占優(yōu)下直裂紋的呼吸過程;對比了中性軸法、應力強度因子為零法和有限元法這三種方法確定的直裂紋呼吸行為結果，總結了直裂紋在轉子運行中的呼吸規(guī)律，驗證了直裂紋轉子有限元模型的正確性。研究結果表明轉子在運行過程中直裂紋更傾向于張開狀態(tài)，裂紋開閉線近似為弧線，有限元模型確定的裂紋呼吸效應更為合理，更加符合裂紋真實的開閉情況。
　　研究了轉軸轉速、裂紋位置、裂紋相對深度以及扭轉激勵對直裂紋轉子系統(tǒng)橫向振動特性的影響。研究結果

4、表明直裂紋的存在確實改變了轉子的振動特性，橫向兩個方向頻譜圖中均出現倍頻幅值，包含較為明顯的1X、2X和3X，其他高頻成分幅值則較小;當轉子轉頻小于一階彎曲固有頻率時，轉子橫向振動響應頻譜圖中二倍頻幅值較明顯，因此轉子系統(tǒng)可根據頻譜圖2X等明顯頻率成分來診斷是否存在直裂紋;與改變轉軸上直裂紋的位置相比，裂紋相對深度的變化更容易激起橫向各倍頻振動幅值改變;直裂紋轉子系統(tǒng)的彎扭耦合振動現象不明顯，通過彎扭耦合振動識別轉子系統(tǒng)上直裂紋的方法不