[发明专利]往复设备缸套摩擦力对轴系扭振影响的监测方法

说明书

本发明提供的是一种往复设备缸套摩擦力对轴系扭振影响的监测方法。一：计算轴系扭转振动的固有频率；二：通过LMS采集仪测试不同润滑状态下轴系扭振的固有频率；三：将步骤一的计算的固有频率与步骤二的测试的固有频率进行对比，若没有变化，则将摩擦力作为轴系振动的激励力计算；若发生变化，则将摩擦力转换为系统的阻尼项进行计算；四：将步骤三的计算结果与不考虑摩擦力作用下的轴系扭振结果进行对比，分析摩擦力对轴系扭振振幅、频率的影响。本发明综合考虑摩擦力对轴系扭振的激励效应和对轴系固有特性的影响，提出了较为全面、科学的研究方法，为进一步探索利用扭振信号实现对往复设备拉缸故障的在线监测提供一定的支撑。

技术领域

本发明涉及的是一种往复设备扭转振动机理研究方法，特别是一种在不同润滑条件下往复设备摩擦力对轴系扭振影响的研究方法。

背景技术

活塞环-缸套是内燃机最重要的摩擦副之一，内燃机的运行故障有相当一部分与活塞环失效有关，活塞环-缸套系统最主要的作用是保证活塞环在运动时能和缸套内壁之间能形成有效的密封，既要防止燃烧室气体窜入曲轴箱中造成燃气泄漏，又要避免曲轴箱中的润滑油进入燃烧室燃烧。对于非冷却活塞，经活塞环散热约占活塞全部吸收热量的50％～70％，因此活塞环的工作条件非常恶劣，常处于高温、高压的工作环境。因此，活塞环-缸套的润滑状态对内燃机的影响正受到越来越大的重视，成为当今内燃机摩擦学的一个重要研究方向。

扭振是关于传动系统激励频率对固有频率影响程度的计算，反映了系统是否存在谐振(共振)的危险程度，主要与系统各组成件的转动惯量和扭转刚度有关。扭振具有极大的破坏性，轻者使作用在轴上的扭应力发生变化，增加轴的疲劳损伤，降低使用寿命，严重扭振会导致机组轴系损坏或断裂，影响机组安全可靠运行。

然而，在以往很多的研究中，由于理论上的局限和计算能力有限等原因，人们往往将这两者孤立起来研究。摩擦力作为活塞-缸套系统的内力，在进行轴系扭振当量转化时，即可以作为轴系扭转振动的激振力，同时也可以作为轴系当量转化的阻尼项，其处理方法的选择取决于摩擦力对轴系扭振的影响程度。

目前，还关于摩擦力对扭振影响程度验证方法的公开文献十分有限。2007年，澳大利亚西澳大学的Guzzomi等人用变惯量模型研究了往复机械考虑摩擦力影响时扭振自由振动频率的变化，但对强迫振动还没有研究。2014年，哈尔滨工程大学李玩幽等人首次将活塞环组摩擦力引入到扭转振动的强迫响应计算中，发现扭角的2谐次幅值对船用四冲程柴油机拉缸故障比较敏感，但该文献并没有考虑摩擦力对系统固有特性的影响，只是将摩擦力作为激励力的一部分进行计算。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够为探索利用扭振信号实现对往复设备拉缸故障的在线监测提供支撑的往复设备缸套摩擦力对轴系扭振影响的监测方法。

本发明的目的是这样实现的：

步骤一：计算轴系扭转振动的固有频率；

步骤二：通过LMS采集仪测试不同润滑状态下轴系扭振的固有频率；

步骤三：将步骤一的计算的固有频率与步骤二的测试的固有频率进行对比，若没有变化，则将摩擦力作为轴系振动的激励力计算；若发生变化，则将摩擦力转换为系统的阻尼项进行计算；

步骤四：将步骤三的计算结果与不考虑摩擦力作用下的轴系扭振结果进行对比，分析摩擦力对轴系扭振振幅、频率的影响。

本发明还可以包括：

1.所述计算轴系扭转振动的固有频率是通过传递矩阵法计算系统轴系扭转振动的频率及阵型。

2.所述通过LMS采集仪测试不同润滑状态下轴系扭振的固有频率的具体方法为：