转子与静子间的碰摩是汽轮发电机组等大型高速旋转机械转子系统的常见故障之一。为了满足现代机械对高转速、高效率的要求,转子和静子之间的间隙越来越小,小间隙增加了碰摩发生的机率。碰摩是一类非常复杂的动力学行为,碰摩过程具有非光滑和强非线性特点,可能导致密封磨损、叶片弯曲或断裂、转轴热弯曲、转子系统失稳等现象,严重的将引发运行事故。合理地建立碰摩转子系统的动力学模型,在此基础上进行动力学分析,深入研究碰摩转子系统的振动特性以及分岔、混沌等现象,能够揭示转子系统的运动规律,改善系统的动力学特性。碰摩转子系统的振动信号为非平稳、非线性、时变信号,合理地分析碰摩转子系统的振动信号,有效地提取碰摩故障特征,准确地判断转子系统的碰摩位置,是碰摩故障诊断的关键内容,对保障机组安全、稳定运行具有非常重要的意义。本文分析了碰摩模型,在此基础上建立了碰摩转子系统的动力学方程,采用数值模拟方法分析了碰摩转子系统的动力学特性,研究了碰摩故障特征提取技术和转子系统径向碰摩的轴向位置识别方法。主要研究工作和成果如下：(1)研究了转子与静子间的径向碰摩,对径向碰摩转子系统的物理模型、碰摩力模型和系统动力学模型进行了分类。将物理模型根据支承是否为刚性分为刚性支承模型和弹性支承模型；将基于动态接触理论的法向碰摩力模型分为线性弹簧模型、基于Hertz理论的非线性模型和非线性弹簧阻尼模型；将切向摩擦力模型分为线性库仑力模型、非线性库仑力模型、非线性Hertz模型、鬃毛模型和LuGre模型；将碰摩转子系统动力学模型分为约束微分系统模型和分段光滑系统模型。分析了各种模型的原理、表达形式和适用范围,为碰摩转子系统动力学分析提供理论依据。(2)分析了轴颈在滑动轴承中的受力情况,采用Capone非线性油膜力模型,建立了考虑非线性油膜力和非线性摩擦力时的碰摩转子系统的动力学方程,并对其进行了数值分析。数值分析结果表明：当转速较低时,切向摩擦力中的速度影响系数对系统的影响较小,但随着速度影响系数的增大,系统的振动幅值将增大。当转速达到临界转速时,速度影响系数对系统的影响较大。当转速值远大于临界转速时,速度影响系数对系统的影响最为明显,此时,很小的速度影响系数也会导致系统的不稳定运动现象。(3)分析了转轴和支承系统在两个主方向的刚度分别或同时非对称时碰摩转子系统的特点,建立了考虑非线性油膜力和非对称刚度时的碰摩转子系统的动力学方程,并对其进行了数值分析。数值分析结果表明：转轴和支承系统主方向上刚度非对称将影响系统的稳定性,转轴和支承系统在两个主方向上的刚度比的大小将影响碰摩的严重程度,因此,在对转子系统进行结构设计时,应该尽量减小转轴和支承系统在两个主方向上的刚度差异。(4)分析了双跨碰摩转子-轴承系统,建立了考虑非线性油膜力、双跨转子质量偏心和双跨转子间联轴器刚度时的碰摩转子-轴承系统的动力学方程,并对其进行了数值分析。数值分析结果表明：质量偏心与碰摩的耦合作用将使系统产生较大的混沌运动区域,混沌区域的大小与碰摩的严重程度和质量偏心量的大小有关。当双跨转子质量偏心方向相同时,联轴器的刚度的大小和系统的振动位移量成反比例关系。当双跨转子质量偏心方向相反时,系统响应的混沌区域最大。当系统发生碰摩时,较小的联轴器刚度都将导致系统进入混沌运动状态。构建了双跨碰摩转子-轴承系统实验台,通过实验验证了双跨质量偏心角度差对系统动力学特性的影响。实验结果与数值分析结果基本相符合。因此,在设计和安装双跨转子系统时,应尽量减小转子的质量偏心量,选取具有合适刚度的联轴器。(5)研究了碰摩转子系统故障特征提取技术,指出LMD(Local Mean Decomposition)时频分析方法由于具有自适应性和能够解调调制信号的特点,适合分析非线性、非平稳和时变振动信号。研究了局部均值和局部幅值的平滑方法,提出了基于差分的端点延拓新方法。将端点延拓后的多频仿真信号、碰摩仿真信号和实验台实测信号进行LMD分解,成功地提取出了碰摩故障特征。(6)研究了转子系统碰摩位置识别技术,提出了基于LMD能量特征和支持向量机的多跨转子系统径向碰摩的轴向位置识别新方法,并用实验台实测数据对该方法进行了验证。实验验证结果表明：该方法对双跨转子系统径向碰摩的轴向位置识别准确率达到97.33%,因此,该方法可以应用于多跨碰摩转子系统径向碰摩的轴向位置识别中。