[发明专利]一种基于模型的旋转机械伪次同步故障全息诊断方法

摘要

一种基于模型的旋转机械伪次同步故障全息诊断方法，首先构建了由轴向振动诱发的伪次同步振动故障模型，在模型中提出测振带表面设置V型槽缺陷以及在轴向方向施加轴向激励两大假设条件，然后基于模型实现伪次同步振动故障信号产生的机理分析，最后利用二维全息谱对故障信号进行分析，构建次同步故障频率处的全息谱特征，实现旋转机械伪次同步振动故障的精确识别，本发明实现了对伪次同步振动故障的精确识别，提高了对旋转机械伪次同步故障的识别效率与准确性。

主权项

1.一种基于模型的旋转机械伪次同步故障全息诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：1)构建由轴向振动诱发的转子伪次同步振动模型，该模型包括A转子与B转子，A转子是驱动单元，B转子是被驱动单元，两转子均采用滑动轴承支撑，A转子由1#、2#轴承支撑，B转子由3#、4#轴承支撑，两根转子通过刚性联轴器C联接，联轴器C处于2#、3#轴承的中间，3#轴承处的测振带设置在B转子的一个轴肩上，该测振带表面上存在一个“V型槽”的环状、微小缺陷，该“V型槽”的左侧斜面a与B转子轴心线的夹角为β,在3#轴承的测振带处安装两个相互垂直的电涡流传感器X、Y用于测量3#轴承处的振动，电涡流传感器X、Y正对“V型槽”的左侧斜面a，在A转子的2#轴承处安装一个键相传感器K，在A转子1#轴承的轴向方向设置一个刚度为Kz的弹簧D，在B转子自由端的轴向施加轴向激励时，A、B两转子均允许沿轴向方向进行小幅串动，3#轴承处测振带上的“V型槽”左侧斜面a足够宽使电涡流传感器X、Y始终正对该斜面，忽略3#轴承处测振带沿圆周方向的机械、电气不圆度；2)在A转子的驱动下，B转子以转频ω1进行转动，B转子在不平衡激振力作用下发生径向同步振动，电涡流传感器X、Y产生的同步振动分量为Arx＝A1sin(ω1t+α1)/2、Ary＝A2sin(ω1t+α1+π/2)/2，其中A1、A2表示同步振动的幅值，t为时间参数，α1表示同步振动的相位；3)在B转子自由端的轴向施加激励力Fz，使B转子沿轴向发生轴向振动Az，激励力Fz中的轴向激振频率ωi小于转频ω1，其中i取2,3,..N，轴向振动诱发电涡流传感器X、Y产生的径向伪次同步振动分量为Azx、Azy；4)利用振动监测设备连接键相传感器及3#轴承处的电涡流传感器X、Y，实时采集键相信号与3#轴承处的振动信号，电涡流传感器X得到振动信号是同步振动分量、伪次同步振动分量的叠加，其表达式为Ax＝Arx+Azx，电涡流传感器Y得到振动信号为Ay＝Ary+Azy；5)对振动监测设备采集的B转子3#轴承处的振动信号进行全息谱分析，构建全息谱特征，得到该轴承截面的二维全息谱，其中次同步振动频率处的进动轨迹形状表现为“直线状”，这是区别转子伪次同步振动故障与其它次同步振动故障的主要特征，根据该特征与由轴向振动诱发的转子伪次同步振动模型，实现对旋转机械伪次同步振动故障的精确诊断。