碰摩

摘要： 为分析航空发动机叶片/机匣碰摩热致变形与应力,基于有限元方法建立了叶片/机匣碰摩模型,研究多次碰摩下叶片/机匣的应力、形变、温度特征,并对碰摩热致变形的主导因素进行探究分析。研究发现,叶尖与机匣的碰摩会引起接触界面摩擦升温,不仅会改变界面温度状态,还将通过热变形引发叶片/机匣产生附加的热应变和热应力:界面摩擦热在改变温度的同时还会引发机匣和叶片的热膨胀应变,叶片受热后呈现伸长的趋势,机匣受热呈现局部向上拱起的趋势;在叶片旋转一周后,总体上机匣呈现朝向叶片拱起的趋势,而由于机匣向内拱起,导致叶尖变形不但没有伸长,反而受机匣挤压而缩短,同时在宽度方向上膨胀。叶片和机匣碰摩受热后的叠加作用结果是在叶尖与机匣间产生附加压应力,同时热致应变应力的产生主要源自于机匣摩擦热,因此,机匣摩擦热是引发纵向位移、纵向应力的主要来源。

摘要： 在综合考虑转轴裂纹、转子偏心量、电磁轴承电磁力、转轴与辅助轴承碰摩力相互耦合的条件下,运用龙格库塔数值积分法,得到了不同故障情况下电磁轴承-转子系统的分岔图、最大碰摩力分布图、轴心轨迹图、Poincaré映射图、时间响应图等,具体分析了不同故障对系统动态响应的影响;辨识了转轴与辅助轴承碰摩冲击现象和分岔特性。研究表明:发生裂纹-碰摩故障时,系统对应一阶临界转速、1/2、1/3和1/4临界转速、3倍临界转速阈值分岔特性发生改变,表现为系统的平稳性随裂纹系数Δk的增加而降低;转轴与辅助轴承的间隙d对系统的动力学特性产生显著的影响,较小间隙值时转轴与辅助轴承发生持续碰摩,间隙值增大后,系统的运动逐渐趋于平稳。

摘要： 针对两端刚性支承的动力涡轮双盘转子,使用符合库伦摩擦定律的局部碰摩力模型来定义其径向摩擦力与切向摩擦力。利用Timoshenko梁单元对其进行动力学建模,推导出单元的刚度矩阵和质量矩阵,并将各个单元矩阵组装成系统的总矩阵,写出整个系统的微分方程。采用Newmark-β方法对双盘碰摩故障转子系统进行解析,分别揭示了两个盘的碰摩间隙、接触刚度、摩擦系数对系统动力学特性响应的规律。分析结果表明:该系统呈现出多周期、拟周期和混沌等丰富的非线性动力学特性;碰摩引起振动主要为其自振频率成分,同时伴有其它较小的分数倍频振动及两侧相加为2倍频的分频。

摘要： 直升机尾传动轴系统易超临界工作,采用一种新型的限幅装置对其进行跨临界减振研究。分别建立尾传动轴动力学方程组,限幅装置动力学方程组和弹性支承动力学方程组,并基于界面协调理论相互耦合,建立具有限幅装置的直升机尾传动轴系统耦合动力学方程组。通过数值算法求解系统方程组,分别研究了偏心量、预紧力、碰摩间隙、辅助支座与摩擦环间隙以及碰摩摩擦因数对系统幅频响应特性的影响规律。结果表明:尾传动轴和限幅装置之间的碰摩使系统产生了附加刚度,导致转轴在共振点处出现跳跃和滞后现象;同时,限幅装置可以有效的降低转轴过临界转速的振动幅值,但不同参数下的减振效果不同,在设计时需要考虑。该研究为直升机尾传动轴系统的减振设计提供理论指导。

摘要： 为了分析航空发动机叶片/机匣碰摩过程中的超瞬态摩擦热效应,基于有限元方法建立了叶片/机匣碰摩模型,研究了单次碰摩条件下界面的微区超瞬态摩擦热效应,并对模拟过程中空间尺寸与时间步长对模拟结果的影响进行探究分析。研究发现,由于叶片与机匣摩擦速度快、碰摩时间短,只在叶尖很小的范围内发生超瞬态传热,产生的摩擦热以分子量级进行传递。叶片/机匣碰摩模型建立过程中,网格尺寸划分过大、时间步长取值过大,会导致模拟结果不能真实反应碰摩过程的微区超瞬态热效应。为此,通过对建模过程中模型空间尺寸与时间步长的优化,得到了能够准确反映温度微区超瞬态特性的建模方法,阐明了网格尺寸与时间步长匹配对微区超瞬态行为的影响规律,为叶片-机匣碰摩模型的建立奠定了基础。

摘要： 为了提高分形维数提取碰摩故障特征的区分度和稳定性,提出了一种基于改进谐波小波和分形的算法。采用高斯包络改进的谐波小波对旋转机械信号进行处理,运用G-P关联维数计算分形维数。在Bently转子实验台上分别采集正常工况、单点碰摩、不平衡激励的碰摩三种数据,计算得出改进谐波小波处理后的关联维数能够很好的识别出故障,保真性较高,稳定性相比原始信号以及谐波小波处理信号高29.17%、14.81%以上。结果表明,改进谐波小波和分形能够更准确稳定得诊断碰摩故障信息,优于传统的关联维数算法。

摘要： 针对涡轴发动机容易在转子过渡态-稳态间瞬间失衡导致碰摩现象,提出改进遗传算法优化的极限学习机诊断模型。基于某涡轴发动涡轮机匣振动信号包络曲线,仿真涡轴发动机正常状态、燃气涡轮转子碰摩状态、动力涡轮转子碰摩转态、燃气与动力涡轮转子碰摩转态4种工况的振动信号;对振动信号进行频谱分析,提取振动信号特征参数构建故障样本数据集;使用改进遗传算法优化极限学习机,并将它用于碰摩故障诊断。结果表明:训练集平均诊断准确率为96.8%、波动幅值为2.82%;测试集平均诊断准确率高达95.43%、波动幅值为0.93%,收敛误差达到0.22,验证了所提出的方法诊断准确率高、波动幅值小、误差低,适用于碰摩故障诊断。

摘要： 为加强对主油泵小轴振动监视,某厂在检修中对汽轮机偏心测量系统进行改造,600 r/min以上时显示小轴振动信号,在机组检修后启动过程中出现了偏心异常增大故障。通过针对性分析,明确诊断出故障为主油泵油挡及密封环发生碰摩所致。翻前箱检查处理后,再次启动完全消除了这一故障。研究成果对该类型故障具有典型的参考意义。

摘要： 滑动轴承-转子系统在各种因素的影响下会发生油膜失稳(油膜涡动和油膜振荡)现象,严重危害系统的安全运行。为限制由油膜失稳引起的系统异常振动,将具有两自由度的非线性能量阱(NES)置于滑动轴承上,基于流体力学中雷诺方程并结合短轴承模型原理,列出系统运动微分方程并利用四阶龙格-库塔法求解,得到不同参数下系统的响应特征图谱,分析在不同的结构参数下NES对系统振动的影响。结果表明:当转子的角速度为1 650~1 770 rad/s时,附加立方刚度的NES能显著减小滑动轴承-转子系统的横向振动位移;当NES的质量m为0.35~0.98 kg时,随着m的增大转子的振动位移显著减小;当NES的立方刚度K达到6.67×10N/m后,转子的振动位移减小至零,NES对转子的减振效果达到最优;而超过该参数变化范围的NES对系统减振效果几乎不起作用。

摘要： 针对共腔结构的航空发动机双转子系统单点碰摩和局部碰摩引起的弯扭耦合振动问题,建立了含碰摩力、不平衡力、转速控制力矩的弯扭耦合动力学模型。采用4阶龙格-库塔法进行数值仿真分析,结合时域图、频域图、轴心轨迹图分析了转盘偏心距、碰摩刚度等参数变化以及碰摩类型、转速控制时延等对双转子系统弯扭耦合振动特性的影响。结果表明:偏心距和碰摩刚度的增大,会加剧碰摩,其特征频率的最大幅值分别增大了0.1×10^(-4) m和4×10^(-4) m左右;局部碰摩的振动响应要比单点碰摩的更加剧烈,其特征频率的幅值更大,特征频率的成分也更复杂;转速控制时延会使系统振动不稳定,且延迟时间越长,系统振动越不稳定。在航空发动机设计时应当充分考虑转速控制时延的影响。

摘要： 利用LMS 测试诊断设备对某微型涡喷发动机进行了整机振动测试和碰摩故障分析，提出了一种在线识别转子碰摩故障的分析方法。该方法基于振动加速度谱图分析，通过识别碰摩发生时低频带的谱图特征，判断转子碰摩状态或碰摩故障形式。首先，介绍了该方法的识别原理和流程；接着，利用该方法分析了转子无碰摩、轻度碰摩、严重碰摩、压气机叶片连续碰摩等多个故障状态下的谱图特征。对比分析结果和实验观察结果，所得结论一致，证明了该方法的有效性和可行性。该方法操作简单、判断准确，适合工程中快速识别转子碰摩故障。

摘要： 针对Hilbeit-Huang 变换(HHT)的不足和现有改进HHT 的局限性,应用时间序列重构矩阵奇异值分解的能量分析方法改进了HHT,并提出了能量门限来识别伪固有模态函数(IMF)的方法.并将改进后的HHT应用到某双转子航空发动机轻、重碰摩故障仿真试验结果的检测中,并与改进前HHT 和小波分析的结果进行了比较,得出了改进后的HHT 的优势,并通过瞬时频率的分析,能够识别出轻、重碰摩的严重程度.

摘要： 建立了考虑陀螺效应的悬臂双盘碰摩转子系统涡动与摆动耦合的动力学模型和运动微分方程,利用求解非线性非自治系统周期解的延拓打靶法和Floquet 理论,研究了有无陀螺效应两种情况下系统的稳定性,讨论了间隙对系统稳定性的影响.结果表明:在所讨论的参数范围内,不考虑陀螺效应时,碰摩转子系统在不同的转速下会发生鞍结分岔、倍周期分岔和Hopf 分岔等现象.考虑陀螺效应后,混沌区域沿转速增加方向明显后延,转子系统在所讨论的转速区间内没有出现鞍结分岔、倍周期分岔现象,转子系统的稳定区域减小.同时,随转静件间隙的减小,考虑陀螺效应的碰摩转子系统的非线性特性明显增强,进入混沌区域所需的转速增大.

摘要： 建立了滚动轴承支承下的转子系统的不平衡-碰摩-基础松动耦合故障动力学模型.在滚动轴承模型中,充分考虑了滚动轴承间隙、滚动轴承的滚珠与滚道的非线性赫兹接触力以及由滚动轴承支撑刚度变化而产生的VC(Varying compliance)振动,在转子系统中,综合考虑了转子系统通常存在的不平衡、转静碰摩以及基础松动故障的耦合振动.运用数值积分方法获取了系统的非线性动力响应,分析了转子旋转速度、滚动轴承间隙、碰摩刚度、转子偏心量及轴承座质量对系统动力响应的影响,并运用分叉图、相平面图、频谱图以及Poincaré映射进行了系统分叉与混沌特征分析,发现了含不平衡、碰摩及基础松动耦合故障的转子-滚动轴承系统的非线性动力响应规律.

摘要： 探讨了利用经验模态分解(EMD)分析方法及其对应的Hilbert变换,在旋转机械故障诊断中进行非平稳信号分析的算法和应用,分析了EMD方法在处理非平稳数据序列方面的优越性.通过仿真算例和转子动静碰摩实验,验证了该算法的有效性.

摘要： 转子碰摩是旋转机械中常见的有破坏性的故障之一,传统的诊断方法是基于单一信号如振动信号或者声信号或者声发射信号,在一定程度上能进行碰摩的诊断,但在诊断精度等方面还有不足.本文提出基于振动、声和声发射信号的联合诊断方法,并在碰摩实验台上进行应用.实验结果表明,基于振动、声和声发射信号的碰摩故障联合诊断方法,不但能诊断出早期碰摩,还能确定每周碰摩的次数,碰摩的相位等信息.

摘要： 在同时考虑轴承油膜力、转轴非线性弹性力和碰摩发生时转静件间的相对速度对非线性摩擦力的影响基础上,构造了具有碰摩故障转子-轴承系统的动力学模型,利用求解非线性非自治系统周期解的延拓打靶法和Floquet理论,研究了系统周期运动的稳定性.发现碰摩转子-轴承系统在不同的转速下会发生鞍结分岔、倍周期分岔和Hopf分岔等现象.研究结果为转子-轴承系统的故障诊断提供了一定的参考.

摘要： 建立了不平衡弹性转子碰摩的非线性动力学模型.应用数值分析的方法对其进行研究,得到了系统响应随不平衡量和随转速变化的分岔图,分析了系统不平衡量和转速对分岔过程的影响,并作出了在给定不平衡量下不同转速状态的轴心轨迹.实例表明碰摩转子系统具有硬弹簧特征,角频率增大,临界转速增加,呈现出复杂分岔和混沌现象.

摘要： 本文以线性项和立方项之和来表示转轴材料的物理非线性因素,建立了考虑非线性油膜力的非线性刚度轴转子系统的动力学模型,利用数值积分法对转子系统由于局部碰摩故障导致的非线性动力学行为进行了研究,发现此类非线性振动系统具有倍周期分岔、拟周期和混沌等复杂的动力学行为,为此类系统的安全运行和有效识别转子故障提供了理论参考.

摘要： 在考虑了非线性油膜力的基础上,建立了具有碰摩-裂纹耦合故障的双圆盘立式悬臂转子-轴承系统的动力学模型,在此基础上用数值仿真方法研究了该模型在四种不同工况下的动力学行为,即无故障、单一碰摩故障、单一裂纹故障、碰摩-裂纹耦合故障,通过对该转子-轴承系统在不同工况下位移响应随旋转角速度变化的分叉图分析,发现在各种不同工况下该转子轴承系统响应表现出不同的特点,并给出了一些典型的Poincare截面图、轴心轨迹图和幅值谱图,分析了该转子系统在不同角转速下的运动状态.该研究结果为转子-轴承系统特别是立式悬臂转子-轴承系统的故障诊断提供了理论参考.

摘要： 本发明公开一种碰摩机构及碰摩参数测量传感器，该碰摩机构包括：碰摩头，包括本体，本体一端形成有筒形壁，筒形壁内底壁具有沿其轴向延伸的支臂，支臂延伸端呈弧形，弧形顶部固定有测温元件；筒形壁开口端与支臂之间用波纹片封闭筒形壁开口；推杆，一端与碰摩头另一端之间具有配合结构，能在外力驱动下向碰摩头的本体靠近通过配合结构配合并带动碰摩头在推杆的轴向上移动，推杆的轴向与筒形壁的轴向一致；支臂根部设碰摩冲击力测量元件；筒形壁上连接有测量信号线，测量信号线与测温元件、碰摩冲击力测量元件及密封用波纹片连接。用于解决现有技术中无法测量碰摩参数等问题，实现碰摩过程的数据连续采集。

摘要： 本发明公开了一种碰摩力可测的气动碰摩装置，包括碰摩系统和气动系统。碰摩系统包括碰摩气缸和活塞杆。碰摩气缸一端设有气缸座，另一端设有气缸盖。活塞杆的一端连接活塞，另一端安装内部含力传感器的碰摩头，碰摩气缸内设有气缸中盖，从而将气缸内分为气缸储能腔、活塞腔和活塞杆腔，气缸座上设有通向气缸储能腔的进出气口，气缸盖上设有通向活塞杆腔的进出气口。碰摩头根据不同碰摩情况有不同形状、不同材质。气动系统是一个三位五通中封式电磁换向阀。本发明可以实现模拟高低压轴发生单点碰摩、局部碰摩，同时可以更换碰摩头的材质，研究不同材质下的碰摩特征。本碰摩装置结构及安装维护简单，调节容易，可靠性高，使用寿命长。

摘要： 一种航空发动机实验器碰摩装置及碰摩实验方法。本发明中，将碰摩机匣设计为自振频率可调、支承刚度可调的拉杆式弹性机匣，前机匣通过拉杆和后机匣连接，后机匣通过螺栓与支座连接。通过改变拉杆数量可以调节机匣的支承刚度和自振频率，通过增大不平衡量，使转子机匣碰撞，完成碰摩实验。本发明具有结构简单、操作性好的特点，能够重复使用，具有良好的经济性，能够有效多次的进行碰摩试验，为航空发动机碰摩实验研究提供了关键性技术，是实验研究航空发动机转静碰摩问题，总结碰摩特征、碰摩规律和碰摩形式的重要途径。

摘要： 本发明公开一种碰摩机构及碰摩参数测量传感器，该碰摩机构包括：碰摩头，包括本体，本体一端形成有筒形壁，筒形壁内底壁具有沿其轴向延伸的支臂，支臂延伸端呈弧形，弧形顶部固定有测温元件；筒形壁开口端与支臂之间用波纹片封闭筒形壁开口；推杆，一端与碰摩头另一端之间具有配合结构，能在外力驱动下向碰摩头的本体靠近通过配合结构配合并带动碰摩头在推杆的轴向上移动，推杆的轴向与筒形壁的轴向一致；支臂根部设碰摩冲击力测量元件；筒形壁上连接有测量信号线，测量信号线与测温元件、碰摩冲击力测量元件及密封用波纹片连接。用于解决现有技术中无法测量碰摩参数等问题，实现碰摩过程的数据连续采集。

摘要： 本发明公开了压气机叶盘转子防碰摩的电磁悬浮支撑，包括压气机机匣、轴承安装座一、径向轴承座和轴承安装座二，径向轴承座由轴承安装座一和轴承安装座二进行固定，径向轴承座上安装有径向轴承，径向轴承上安装有磁极线圈，压气机机匣内部安装有叶盘转子，轴承安装座一和轴承安装座二上一体式设有耳块，耳块内安装有螺栓和螺帽，且耳块的一侧设有防松结构,通过电磁悬浮支撑设计，转子与轴承没有接触，可以很好的防止碰摩故障，它不对叶盘转子有过多的改动，从而避免了加工繁琐，从转子外部产生力使其恢复到正常工作位置，减少了转子与机匣的碰摩，大大的提高了叶盘转子与机匣的使用寿命，缩减了成本。

摘要： 本发明涉及一种航空发动机双转子系统碰摩试验装置，所述装置包括低压转子、高压转子、低压压气机支承、高压压气机支承、高压涡轮支承、中介轴承、低压转子联轴器、高压转子联轴器、传动齿轮箱、内涵机匣和外涵机匣。本发明保有了航空发动机的主要结构部件，在高低压转子以及机匣上均可布置相应测点，进而能够测量航空发动机双转子系统的不平衡响应、中介轴承故障特征以及航空发动机转静碰摩故障特征。通过在机匣上装卡圆环型带有斜坡的碰摩体，通过液压装置压入以调整转静间隙，来模拟航空发动机双转子轮盘叶片与静子的全周碰摩情况下航空发动机的动力学特性。

摘要： 一种应用于旋转机械的碰摩故障模拟试验装置与控制方法，属于转子碰摩试验设备领域，本发明为了解决现有碰摩试验装置不易控制碰摩力的大小，且安全系数低，容易造成转子轴变形的问题。包括支架、导向筒、碰摩杆、转杆、T形杆、第一线圈和第二线圈。碰摩杆滑动设置在导向筒内，第一线圈缠绕在竖杆上，竖杆为软磁材料制成的竖杆，第一线圈与竖杆构成了电磁铁结构，第一线圈通电，使竖杆产生电磁吸力，转杆为磁性材料制成的杆，转杆受到竖杆的电磁吸力绕铰接轴转动，带动碰摩杆向上滑动与待试验转轴发生碰摩，转杆依靠电磁吸力吸附在竖杆上而非固定刚性连接，当碰摩冲击力过大时，碰摩杆向转杆传递力使转杆脱离竖杆的吸引，得以对转子起到保护。

摘要： 本发明公开了一种主动冷却的碰摩实验进给装置及其方法，属于实验器材技术领域，包括伺服电机，所述基座的侧壁上固定安装有伺服电机，所述伺服电机的输出端活动安装有联轴器，所述联轴的一端设置有中空冷却丝杠模块，所述基座的上表面通过导轨压片设置有直线导轨模块；本发明中，通过设置有主动冷却碰摩工装模块，设置主动冷却的压力、流量调节量、设置主动冷却时间阈值，在涂层板加热过程中实时监测反馈各节点温升，当超过设定阈值时，调节冷却介质供应的压力和流量，实现关键零部件的冷却结构，同时也可以实现主动冷却，消除了不可控误差，能够很好的保证航空发动机机匣涂层碰摩实验的精度，提高实验过程的安全性和可操作性。

摘要： 本申请公开了一种用于发动机碰摩故障模拟试验的碰摩体，属于发动机试验技术领域。所述碰摩体包括拉紧螺栓(1)、导引套筒(2)以及碰摩块组件，导引套筒(2)滑动设置在发动机的机匣安装孔内，以连通机匣内外，且导引套筒(2)具有通孔；拉紧螺栓(1)的螺杆设置在导引套筒的通孔内，螺帽伸出导引套筒(2)外；碰摩块组件，设置有凸台，凸台具有被配置成能够沿周向卡接在导引套筒(2)通孔内的外形，凸台还具有沿轴向设置的螺纹孔，以适配连接拉紧螺栓(1)的螺杆，通过在机匣外转动拉紧螺栓(1)的螺帽，将碰摩块组件固定在导引套筒的位于机匣内的端部。本实用新型可根据试验需求更换不同形状、不同材料的碰摩块，结构简单，拆装方便。

摘要： 本实用新型公开了一种碰摩力可测的气动碰摩装置，包括碰摩系统和气动系统。碰摩系统包括碰摩气缸和活塞杆。碰摩气缸一端设有气缸座，另一端设有气缸盖。活塞杆的一端连接活塞，另一端安装内部含力传感器的碰摩头，碰摩气缸内设有气缸中盖，从而将气缸内分为气缸储能腔、活塞腔和活塞杆腔，气缸座上设有通向气缸储能腔的进出气口，气缸盖上设有通向活塞杆腔的进出气口。碰摩头根据不同碰摩情况有不同形状、不同材质。气动系统是一个三位五通中封式电磁换向阀。本实用新型可以实现模拟高低压轴发生单点碰摩、局部碰摩，同时可以更换碰摩头的材质，研究不同材质下的碰摩特征。本碰摩装置结构及安装维护简单，调节容易，可靠性高，使用寿命长。