球轴承局部故障对氧涡轮泵转子系统动力学特性的影响OA

氢氧火箭发动机涡轮泵常采用滚动轴承作为轴系支承,轴承局部故障会引起柔性转子出现非线性振动,导致涡轮泵工作异常。本文建立柔性转子-球轴承系统的动力学方程,通过Newmark-β时程分析法对含有外圈故障和滚动体故障的系统运动方程求解,获取系统动力学响应和故障频率,使用模拟转子实验台验证了模型的准确性。研究结果表明,经Hilbert变换对故障信号解调后,外圈故障存在的情况下,转子系统做周期运动时包络图以故障频率f_(BPFO)为中心,转频为带宽的边频;在转子系统进入拟周期运动后,包络图的频谱内容发生改变,出现以故障频率f_(BPFO)及f_(BPFO)±谐波频率为中心区,转频为带宽的边频带。在外圈故障区演化过程,由缺陷引起的时变位移对涡轮盘振动响应的增加最为明显,导致转子系统的非线性振动加剧,激发氧涡轮泵转子系统从周期运动变为拟周期振荡,增大氧涡轮泵内碰摩的风险。由于柔性转子刚度和刚性转子刚度的差异,滚动体故障的包络谱中的调制频率各不相同。该动力学模型可用于氧涡轮泵转子-球轴承系统的故障诊断。