转子系统不平衡-轴承耦合故障下,不平衡故障特征与轴承故障相互调制,弱故障特征易被强故障特征和强噪声成分淹没。通过稀疏表示最优参数的选取,减少稀疏重构误差,提出一种多步网格搜索优化稀疏诊断方法,进一步提高了稀疏表示算法的抗干扰能力。首先,基于多步网格搜索理论,建立多步网格搜索优化稀疏表示方法模型,实现计算精度的提高;其次,通过优化位移因子和频率因子,实现基于自适应Gabor原子字典正交匹配追踪算法的信号重构;最后,对不同信噪比的耦合仿真故障数据进行分析。结果表明,随噪声干扰增大,所提方法的抗干扰能力增强。不同实验案例进一步验证了所提方法的准确性和适用性。

热弯曲是工程实际中常见的转子故障．采用有限元法，利用热-结构-动力学耦合理论，探讨了稳态温度场对某汽轮机转子系统的振动特性的影响．对比研究了不平衡响应、热弯曲响应以及不平衡和热弯曲耦合响应，讨论了稳态温度场、转子系统的工作转速等因素对转子-轴承系统热振动特性的影响，找出了影响其热振动特性的敏感参数．结果表明，由于热弯曲的产生，转子系统的刚度重新分布，导致了其热振动的一阶临界转速显著降低，同时改变了振动的平衡位置，使转子系统围绕新的平衡位置做周期性运动．计算结果为转子-轴承系统的设计和热弯曲故障诊断提供了理论依据．

为了定量研究环形密封动力特性对转子系统临界转速的影响,基于环形密封动力学模型和Fluent软件,计算了海水淡化高压泵中三种环形密封的动力特性系数矩阵,并利用ANSYS Workbench平台计算了环形密封-轴承-转子耦合系统的临界转速,对比分析了环形密封对三级转子系统临界转速的影响。结果表明:不考虑环形密封时,转子系统为刚性转子,其工作转速低于0.8倍的第一阶临界转速,避免了转子系统共振的发生;考虑环形密封后,转子前三阶临界转速分别提高了45.1%、3.2%和0.6%。因此,环形密封在海水淡化高压泵转子系统中起到了一定的支撑作用,提高了转子系统的稳定裕度。

为了增强海水泵的可靠性能,需要对海水泵转子-轴承系统进行临界转速分析。采用横向和纵向综合分析新型模态方法,通过有限元软件Workbench研究导轴承刚度、联轴器的扭转刚度、支撑间隙对海水泵转子系统临界转速的影响。通过改变轴承之间的支撑间距发现:轴的一阶及二阶临界转速随着轴承间距的增加而增加;从转子“干”和“湿”的横向和纵向的模态分析发现:转子的一阶临界转速远离转子系统的固定频率及倍频处,满足API设计标准。同时采用理论值与有限元计算值对比分析,提高模拟计算准确性,增强泵的安全可靠性。

建立一个考虑碰摩力-油膜力耦合的单盘转子系统的动力学模型,推导出系统的量纲一化微分方程,运用四阶Runge-Kutta数值积分法进行数值计算,得到转子系统的分岔图、轴心轨迹图、Poincaré映射图、最大碰摩力分布图、时间历程图和频谱图,研究系统参数与动力学特征的关联关系,辨识出了转子系统的碰摩次数。结果表明:系统在油膜涡动、转盘与定子碰摩及油膜振荡的作用下产生了复杂的动力学行为;转盘阻尼的增加,能够提高系统的稳定性,减小转盘与定子的碰摩,使系统出现最佳的运行区域。

由于内部激励和外部扰动的存在,罗茨真空泵在工作过程中会产生很大的振动问题。为了更好地对罗茨真空泵转子系统进行动力学分析,采用集中质量法,考虑电机、齿轮、罗茨转子等结构的基础上对系统进行动力学建模。采用牛顿欧拉法分别建立了转子系统的纯扭转模型以及偏心弯扭耦合模型的振动微分方程并考虑了重力的影响。研究发现由于齿轮啮合时变刚度的存在,转子系统存在稳定性问题。同时由于偏心的存在,转子的弯曲振动和扭转振动存在相互耦合。研究内容为之后对系统的稳定性分析以及弯扭耦合振动分析奠定了基础。

为控制非线性刚度转子系统振幅突变,将具有非线性变刚度功能的电磁支撑引入转子系统,建立了转子系统动力学模型。利用平均法导出了转子系统主共振频率响应方程。基于突变理论和奇点稳定性理论分别得到了转子系统的振幅突变区域和不稳定区域。借助数值仿真算例分析了非线性电磁支撑刚度参数对突变区域、不稳定区域以及振幅特性曲线的影响。结果表明：当激振力幅值在控制后的渐变区域内取值时,振幅突变得到完全控制;当激振力幅值在控制后的突变区域内取值时,振幅特性曲线仍存在多值特征,振幅突变仅仅得到部分控制。

针对轴承滚动体不同分布对转子系统振动特性的影响,建立考虑滚动体分布位置的轴承-刚性转子系统动力学模型,采用数值方法得到转子系统随转速、转子质量、外载荷变化的分岔图,结合具体参数下的频谱图及Poincaré图,对转子系统的振动特性进行分析。结果表明滚动轴承滚动体分布对转子系统运动响应和振动频率均有较大影响,随着两端轴承初始角度差的增大,转子系统非周期运动响应区域逐渐减小,运行更加平稳,系统运动响应中的2倍变柔度振动频率成分逐渐增强。在实际试验、仿真分析时应考虑轴承滚动体分布位置对转子系统振动特性的影响。

通过对某带式输送机减速器输入轴系转子系统进行受力分析,得到其数学模型,并讨论了齿轮和带轮由于具有偏心不平衡质量而产生的不平衡响应。利用有限元分析软件ANSYS建立其有限元模型,得到了不平衡响应中的轴系轴线的幅频特性曲线和轴线轨迹。通过分析可知输入轴系的额定转速低于一阶临界转速,转子主轴属于刚性转子。ANSYS仿真分析结果和理论计算结果吻合较好。

针对采用电液主动控制挤压油膜阻尼器控制有定心弹簧的转子系统振动问题进行了理论分析与数字仿真研究.提出了一种新型的动静压挤压油膜阻尼器HSFD.在已知无轴向回油槽深油腔HSFD油膜力近似解的基础上以小孔节流为例对其油膜力的特性进行了分析进行了稳态特性和瞬态特性的讨论研究了HSFD对转子系统的控制作用.仿真表明HSFD明显改善了SFD系统中经常出现的双稳态现象并且具有很好的减振效果.