转子系统松动故障的非线性动力学分析

"该研究探讨了转子系统中支承松动的非线性动力学特性，以及由此产生的故障特征。基于转子动力学和非线性动力学理论，研究分析了一端轴承支座松动的弹性转子系统的动态行为。通过使用短轴承油膜力模型和Runge-Kutta数值积分方法，研究人员得到了系统在特定参数范围内的分岔图、时间历程、相图、轨迹图以及Poincare映射和频谱图，揭示了系统可能的运动状态。研究发现，在特定条件下，松动端的轴心轨线呈现‘柱状’结构，且在低转速时，松动端轴承支座可能呈现微幅运动。这些发现为理解和诊断松动转子系统的故障提供了理论依据。" 文章详细介绍了转子-轴承系统中轴承座松动这一常见故障现象，指出它是由于长期振动导致螺栓松动引起的。过去的文献主要关注系统的稳定性分析、振动特性的多尺度分析以及使用传递矩阵法和和谐波平衡法的研究。然而，当转子系统存在支座松动时，不平衡力会导致支座周期性跳动，产生刚性变化和冲击效应，从而引发复杂的非线性动态行为。 为准确理解这种非线性动力学，研究中采用了短轴承油膜力模型，这是一种简化油膜力的计算方法，可以更有效地模拟实际系统的行为。通过数值解Reynolds方程或近似计算方法，研究者能够深入研究非线性油膜力对系统动态特性的影响。这种深入分析有助于识别系统可能出现的混沌、拟周期等非线性现象，并为故障检测和诊断提供关键信息。 该研究对于提升旋转机械的故障预测和预防能力具有重要意义，特别是对于那些依赖于精确运行和长期稳定性的高精度设备，如航空发动机、发电机和大型涡轮机等。通过对非线性动力学的深入理解，工程师可以设计出更有效的监测和控制策略，减少因轴承松动导致的设备故障和停机时间，从而提高整体系统的可靠性和效率。