往复式机械设备零部件磨损的动力学特性及故障机理研究

摘要

往复式机械在生产生活中有着广泛的应用，如发动机、压缩机、隔膜泵是动力、交通船舶、石化、冶金等重要部门的关键设备。此类机械的运行状态直接影响到产品的质量和工厂的经济效益。因此针对往复式机械的状态监测和故障诊断研究已成为国内外诊断领域的热点方向。但因为往复式机械有着结构复杂、激励源多及运行不平稳等特点，其故障诊断的实际应用仍未取得令人满意的效果，有必要对往复式机械故障诊断进行深入的研究。
　　 本文以隔膜泵曲柄滑块机构的零部件磨损为例，对其曲柄与连杆大头铰接副、滑块与连杆小头铰接副及其两者同时出现磨损故障时，采用分离接触模型分别建立了相应的动力学模型，求解得到了三种情况下的微分表达式，之后利用MATLAB中的龙格——库塔法对动力学方程进行了数值求解，绘制了三种磨损情况在不同参数状况下的动态响应曲线，并对动态响应曲线进行了分析。
　　 通过三种磨损状况下的动力学方程可知，在磨损情况下，隔膜泵曲柄滑块机构为强非线性振动系统。因此，本文在简单介绍非线性振动理论和混沌理论后，绘制了三种磨损在不同参数下的庞加莱截面（截面上是成片的密集点且有层次结构），分析得出曲柄滑块机构零部件出现磨损故障时，滑块的运动为混沌运动，在以上基础上，结合非线性理论中的分形与分维理论，通过MATLAB编程得到三种磨损故障时的加速度关联维教，发现相对应的关联维数存在很大差异，因此，提出在往复式机械故障诊断中，可以采用关联维数作为特征向量，通过计算其关联维数来对机械故障类别进行判断，从而进行往复机械的状态识别和故障诊断。

目录

1 绪论

2 含间隙隔膜泵出现磨损故障时动力学模型的建立

3 动力学方程求解

4 含间隙隔膜泵曲柄滑块机构的非线性特性分析

5 分形与关联维数

总结

致谢

参考文献

附录硕士研究生学习阶段发表论文

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