为研究非均匀预紧力对轴承-主轴系统回转性能的影响,通过对轴承-主轴试验台施加可控预紧力,检测主轴轴心回转轨迹,并采用最小二乘圆法评定轴心轨迹,研究不同的转速及工况下轴承的非均匀预紧力对主轴轴心轨迹半径的影响。研究结果表明即使在空载情况下,轴承外圈不同施力点导致的非均匀预紧会对轴心轨迹产生不同的影响;在径向载荷下,合适的非均匀预紧会逐渐改善主轴的回转性能。

提出了二维近似熵的概念,并用于表征轴心轨迹的复杂性,定量地评价了回转机械的运行状态.该方法具有计算所需数据短、抗噪及抗野点能力强、对确定性信号和随机信号都适用等特点.应用二维近似熵,对某机组关键轴瓦的轴心轨迹进行了复杂性度量,研究结果表明,二维近似熵在表征轴心轨迹的时间模式复杂性方面具有很强的能力,从而为机械设备状态监测与故障诊断提供了一种行之有效的新方法.

转子轴心轨迹是判断转子运行状态和故障征兆的重要依据,为了提高转子轴心轨迹分析的效率和智能化程度,重点研究了基于数学形态学的轴心轨迹图像的预处理方法,基于神经网络的轴心轨迹图像识别方法,在此基础上设计了一种基于虚拟仪器的一体化轴心轨迹分析仪。介绍了仪器的构成与工作原理,完成了仪器的设计与开发,并进行了现场试验,该仪器可广泛应用于各种旋转机械转子的状态检测与故障预判。

运行工况下的瞬时变化对密封结构有较大的影响。本文以口环密封为研究对象,基于6DOF模型,采用瞬态方法计算了口环密封结构在重力作用下0.1 s时间内的冲击响应,给出了不同时刻转子的轴心轨迹、密封力以及最大密封压力,并进行了不同密封半径间隙、不同流体粘度以及不同转速下的影响规律分析。研究结果表明,最大密封压力和重力Y方向的密封力随着冲击时间快速增加并达到峰值后迅速降低,然后慢慢趋于稳定。密封间隙越大,轴心运动轨迹位移响应振幅越大,Y方向的最大密封力和最大密封压力也越大。液体粘度越大,轴心运动轨迹位移响应振幅越小,Y方向的密封力和密封压力变化越小。同时研究结果表明,不同转速对Y方向的最大密封力和最大密封压力影响并不大。

针对升速过程中转子故障诊断所面临的复杂分析问题,在传统轴心轨迹的基础上提出瞬态倍频轴心轨迹的分析方法。利用Vold-Kalman阶比跟踪方法提取出各故障特征频率;然后将特征频率进行重构,合成随转速变化的瞬态倍频轴心轨迹;利用几何矩方法提取瞬态倍频轴心轨迹的故障特征,并将几何矩特征集进行MDS降维。经实验验证,该方法在转子升速过程中的故障特征提取及诊断方面取得了良好的效果。

基于风扇驱动齿轮箱外啮合人字齿试验件试验时的现象,结合动力学分析及故障理论等知识,建立一套对轴心轨迹的提纯滤波方法。通过对比振动数据与提纯滤波轴心轨迹的变化趋势来判断故障类型,确定提纯后的轴心轨迹可以更早的发现问题,避免严重事故的发生。

针对电磁力支撑的轴承转子因加工精度影响存在不平衡及定子线圈缠绕不均匀,导致相同PID控制参数不同转速下,支撑效果不一的问题,提出_ 种应用于主动磁悬浮轴承的分工况智能PID专家控制方法,使主动磁悬浮轴承控制系统具备一定抗干扰和抗积分饱和的能力.根据主动磁悬浮轴承的工作特点,将其转速分成若干区间,对每一个区间参数预整定,通过专家控制方法实现对控制器参数在线修正.以600Wh飞轮储能径向磁悬浮轴承为实验对象,提取的转子轴心轨迹表明：由于在控制器设计时考虑了转子不平衡和定子缠绕不均对系统的影响,系统具有较好的动态和静态特性的同时提高了系统抗干扰能力.

活塞杆是往复机械核心运动部件,在大载荷气体力、往复惯性力作用下易发生疲劳断裂,进而导致活塞撞缸、压缩介质外泄、着火爆炸等恶性事故发生。活塞杆运行状态的有效监测是避免恶性故障发生的关键。本文基于在线监测系统数据提取了活塞杆轴心动态能量指数,用以评价活塞杆实际运行状态,通过实测活塞杆纵向与横向位移信号,计算活塞杆轴心运行轨迹,获得轴心在纵向与横向上的瞬时运动能量,结合常规活塞杆位移监测信号,可对典型的磨损故障、松动故障与断裂故障进行故障预警。实际故障案例数据验证了本文方法的有效性。

为实现活塞椭圆销孔加工的新方法,需要主轴轴心沿着期望的小椭圆轨迹运动。对一种液压伺服回路系统进行深入研究,利用回路中的电液伺服阀来主动控制轴心的运动轨迹。首先建立主轴的动力学方程,并联立雷诺方程、流量连续性方程及承载力公式,获得了轴心运动坐标与电液伺服阀控制参数的定量关系。最后利用MATLAB软件得到轴心运动轨迹为椭圆时,伺服阀的控制参数及静压油腔的压力参数,这为活塞椭圆销孔精密加工新方法的后续实现奠定了理论基础。

基于载荷增量法和扰动压力法，研究液体液压主轴系统的动态性能。通过有限差分法求解计入微尺度速度滑移效应的不定常油膜压力分布的雷诺方程，并得出非线性油膜力。应用载荷增量法和扰动压力法求解反映油膜动态特性的4个动态刚度和阻尼系数，并用于转子轴心轨迹的动力学描述，求解存在偏心质量下的转子轴心轨迹，实现液压主轴系统的流一固耦合分析。研究结果表明：速度滑移对液压主轴的动态刚度和阻尼性能造成了一定的影响。动阿Ⅱ度系数Kzx、Kzy、Kyx和Kyy受滑移影响降低的最大比率分别为4．85％、4．85％、7．20％、7．16％，速度滑移降低了油膜阻尼系数Cyx、Cxy和Cyy阻尼系数Cxx受滑移影响比较复杂；随着转子偏心质量距的不断增加，主轴轴心运行轨迹在不断扩大，系统的稳定性不断降低。最后，通过液压主轴回转精度实验验证了轴心...