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《湖南大学》 2008年
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非线性故障转子系统动力学建模与故障诊断方法的研究

杜小锦  
【摘要】: 本文系统地研究了转子系统由于油膜力、非线性碰摩力和几种非线性力耦合作用引起的分叉与混沌行为;求解了各种故障情况下的动态响应,分析了系统参数变化对系统响应形式的影响规律。在此基础上,采用EMD方法将转子振动信号进行分解,得到若干个几本模式分量,然后将包含主要故障信息的几个几本模式分量相加得到降噪后的转子振动信号,并求得降噪后的转子振动信号的分形维数。主要工作有: 1、建立了具有基础松动、碰摩故障和松动与碰摩耦合故障的的转子-轴承系统动力学模型。根据力学模型,分析了油膜力、松动基础,非线性碰摩力耦合作用下系统的运动。 2、利用数值分析方法,求解各运动方程的响应。利用转子响应的分叉图、Poincare截面图、时域波形图、相轨线图和轴心轨迹图等图形分析了系统响应的周期运动、概周期运动、倍周期分叉、混沌等运动形式的转化与演变过程。 3、通过对得出的响应图的分析,得到一些有价值的结论,如通向混沌的道路及不同参数对转子系统的具体影响,为工程实际提供了理论参考 4、运用EMD和分形维数对得出的故障信号进行处理和分析,找到了各种故障信号的特点,提出了通过分形维数的大小有效判断转子系统工作状态和故障类型的方法。 本文的创新点:采用数值分析的方法对含有非线性油膜力和碰摩力的系统动力学行为进行研究的基础上,将EMD和分形维数应用于非线性系统的故障诊断中,为此类系统的设计和有效识别故障类型提供了理论依据。
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