[发明专利]一种转子系统轴承支座松动故障在线定量识别分析方法

摘要

本发明提供一种转子系统支座松动故障在线定量识别分析方法，包括：1)建立带有螺旋螺纹的螺栓模型；2)获得螺栓联接结合面间载荷分布随松动量的变化规律；3)获取螺栓联接结合面的法向接触刚度、阻尼随螺栓松动量的变化规律；4)获得松动处的等效刚度、阻尼随着松动程度的变化规律；5)建立以松动的轴承支座为对象的动力学模型，获得轴承支座松动量与轴承支座所受油膜力之间的关系；6)得到润滑膜厚度分布与松动量的关系；7)在线实时监测滑动轴承内部润滑膜厚度分布的变化规律；8)在线定量识别分析出支座松动故障信号。本发明的方法针对轴承支座松动故障提出路径较短、影响因素较少的动力学模型建立方法和故障载体信号。

主权项

1.一种转子系统轴承支座松动故障在线定量识别分析方法，其特征在于，包括以下步骤：1)利用有限元方法建立带有螺旋螺纹的螺栓模型以及带有螺旋内螺纹孔的转子系统基础模型，并将轴承支座用质量块代替，用螺栓将轴承支座与转子系统基础模型联接；2)对1)中建立的带有螺旋螺纹的螺栓联接有限元模型进行松动分析，获得螺栓松动量与螺栓张紧力之间的变化规律，进一步得到螺栓联接结合面在不同螺栓张紧力之下的压力分布规律，即可获得螺栓联接结合面间载荷分布随螺栓松动量的变化规律；3)根据2)中所获得的螺栓联接结合面间载荷分布与螺栓松动量的变化规律，联合基于分形接触模型获得的结合面法向接触刚度、阻尼的公式，获取螺栓联接结合面的法向接触刚度、阻尼随螺栓松动量的变化规律；4)根据螺栓联接中刚度、阻尼的串并联关系，联系3)中所获得螺栓联接结合面接触刚度、阻尼的变化规律，获得松动处的等效刚度、阻尼随着松动量的变化规律；5)由4)获得的松动处的等效刚度、阻尼随着螺栓松动量的变化规律，建立以松动的轴承支座为研究对象的动力学模型，其动力学方程如下：其中，M表示松动的轴承支座的质量，y表示松动的轴承支座的位移，F_o表示轴承支座竖直方向上所受的油膜力，h表示轴承内润滑膜的厚度；K_s、C_s表示松动处的等效刚度、阻尼，l表示螺栓松动量；在动力学模型中，螺栓的松动量与轴承支座的位移相等即y＝l，因此动力学方程变为：通过对此方程的求解，获得轴承支座松动量y与轴承支座所受油膜力F_o(h)之间的关系；即通过松动的轴承支座的动力学方程直接建立松动处与拟采用的润滑膜厚度的关系；6)数值求解油膜力与润滑膜厚度的雷诺方程，获得滑动轴承内部油膜力和润滑膜厚度的分布规律，通过对油膜力分布在轴瓦上积分，获得油膜对轴瓦在竖直方向上的力，再结合润滑膜厚度分布规律，可得到润滑膜厚度分布h与轴承支座松动量y的关系；7)根据滑动轴承润滑膜厚度光纤动态监测分析处理系统，在线实时监测滑动轴承内部润滑膜厚度分布h的变化规律；8)依据6)中所得润滑膜厚度分布h与轴承支座松动量y的关系对监测到的润滑膜厚度信息进行数据滤波，即可在线定量识别分析出支座松动故障信号。