两自由度轧机非线性扭振系统的振动特性及失稳研究

建立了含有非线性刚度和非线性摩擦阻尼的两自由度轧机非线性扭振动力学方程,研究了该非线性方程在电机加载力矩作用下的振动特性。首先通过坐标变换消除恒定加载力矩影响,得到轧机在稳态点附近的等效非线性扭振方程。其次采用平均法得到轧机受外部周期激励时的主共振幅频方程,并应用奇异性理论得到系统的转迁集以及系统出现各种分岔行为的条件。最后以某轧机实际参数为例,研究了不同非线性因素对轧机传动系统的幅频特性影响以及轧机出现失稳振动的条件,这为研究和抑制轧机传动系统的扭振提供了理论基础     

考虑迟滞特性的多级刚度扭转减振器建模及试验验证

利用双曲正切拟合函数,建立了可推广的考虑迟滞特性的多级刚度扭转减振器扭矩传递特性数学模型,并通过了试制的多级刚度扭转减振器特性台架试验验证。探讨了基于不同拟合因子的双曲正切函数在阶跃函数和分段线性函数拟合中的应用。针对具有非对称特性的两级和三级刚度扭转减振器,建立了考虑迟滞特性的扭转减振器扭矩传递特性的非连续、不可微分的数学模型,之后利用双曲正切拟合函数重新推导了建立的扭转减振器扭矩传递特性模型,并将结果推广至多级刚度扭转减振器。利用扭转减振器台架试验,验证了利用双曲正切函数拟合的可推广的多级刚度扭转减振器扭矩传递特性模型的有效性。     

轧机主传动系统扭振减振器参数设计及特性分析

针对咬钢时突加负载时轧机主传动系统轴系的扭振现象,引入扭振减振器控制装置,建立电动机与扭振减振器的扭振抑制模型;通过对扭振减振器特性参数的设计,得出扭振减振器的惯量比、定调比、阻尼比;同时运用定点理论,得到最佳定调比和阻尼比;通过对比加入扭振减振器前后的时域特性曲线,得出扭振减振器能降低振动幅值;通过调节惯量比、扭转刚度、阻尼系数的大小,得出不同参数变化对轧机主传动系统幅频特性曲线的影响规律,适当的增大惯量比μ可以减小振动幅值,增大扭转刚度K_d可以缩小系统的不稳定区域,增大阻尼系数C_d可以有效降低系统扭转振动幅值,因此选取恰当的参数数值能有效提高轧机系统的稳定性。     

基于硅油减振器的螺纹旋风铣削刀盘系统抑振研究

螺纹旋风铣削的多刀具断续切削方式将加剧刀盘与工件间的交互冲击,引起刀盘系统的扭振,影响加工质量。以旋风铣削刀盘系统为研究对象,针对其在周期性切削力矩下发生扭振的特点,提出在铣削刀盘上安装硅油式减振器的抑振方案,进而建立基于硅油式减振器的旋风铣削刀盘系统动力学模型,对模型进行幅频特性分析,并对有无减振器两种方案下旋风铣削刀盘系统的动力学响应特性进行分析,以研究硅油式减振器对旋风铣削刀盘系统的减振效果。结果表明：硅油式减振器可有效地减小旋铣刀盘系统在不同切削频率下的振幅。当系统发生共振时,基于硅油式减振器的旋铣刀盘系统的响应幅值可降至7.10×10-4rad,降低了刀盘系统的扭振对螺纹工件加工质量和刀具寿命等的影响。     

非线性振冲隔离器油阻尼特性模型及参数识别

为研究油阻尼特性从而实现非线性油阻尼振冲隔离器的自主设计及优化,运用理论建模与实验建模相结合的方法,通过大量科学实验和合理的数据处理,根据数据处理所得数据及显示的图形结果进行油阻尼特性的非线性分析与建模,提出了用于小型电子设备的振冲隔离器的油阻尼特性模型,并进行了部分参数识别。由于体积小,在忽略位移影响的情况下,油阻尼特性模型是按频率分区的,按速度分段的。实验证明,所建模型计算结果比传统线性理论模型计算结果更接近实验数据。     

基于频响函数法的曲轴轴系扭振分析与控制

基于原点频响函数法对曲轴轴系匹配三种不同TVD时的扭振进行计算,可以快速预测TVD减振效果。首先引入扭转减振器减振原理;其次介绍集总参数有限元法计算扭振的方法;然后通过扭转模态识别曲轴轴系的模态频率,通过频响函数结果判别曲轴轴系在单位激励力矩作用下扭振幅值的大小;最后,试验测试曲轴安装TVD位置处的扭振加速度,并和仿真进行对比。结果发现,频响函数法计算的扭振幅值曲线和测试结果趋势相同,且对这三种TVD降低车内噪声的效果进行了比较。     

裂纹转子弯扭耦合振动非线性特性分析

以非线性涡动影响下的水平Jeffcott裂纹转子为研究对象,分别建立了刚性支承的纯弯曲振动、弯扭耦合振动和轴承支承的弯扭耦合振动三种运动微分方程,针对三种模型,分析了裂纹转子系统响应的分叉与混沌特性。数值计算结果表明： 较大时,三种模型下的弯振分叉图均呈现出复杂的非线性特性,尤其在 附近,各种周期、拟周期和混沌响应交替出现,阵发性特点非常明显,系统由拟周期路径通向混沌。模型1、2的弯振分叉图特性基本相似,模型3则具有更为复杂的非线性特性。模型2、3的扭振分叉图与各自的弯振分叉图极为相似,且非线性特性也基本相同。分析结果有助于更充分了解裂纹转子的动力学特性。     

多自由度轧机传动系统非线性非主共振扭振特性

建立含参激多自由度轧机传动系统非线性扭振动力学模型,通过坐标变换将非线性方程组解耦成独立方程,采用多尺度法得到电机扰动力矩和轧制负载力矩共同作用下非线性系统的幅频响应方程。以某厂1780轧机传动系统为实际算例,将其简化成4自由度非线性扭振模型,通过实际参数分析了非线性刚度、非线性阻尼、接轴倾角、电机扰动力矩以及轧制张力波动对传动系统超谐波共振、亚谐波共振及组合共振幅频特性的影响。用数值仿真与解析结果相比较,验证解析方法的有效性。研究结果为外扰影响下的轧机传动系统扭振特性提供一定的理论指导和参考。     

发动机前端附件驱动系统-曲轴扭振系统耦合建模与曲轴扭振分析

为了综合研究曲轴扭振与发动机前端附件驱动的系统(FEAD)的旋转振动,建立了发动机FEAD-曲轴扭振系统的耦合模型.两系统之间的连接是通过曲轴前端的扭转减振器.扭转减振器的惯量环可为驱动FEAD的皮带轮,或独立.利用建立的模型,计算系统的固有特性,研究曲轴前端安装不同形式的扭转减振器时,FEAD对曲轴扭振的影响和FEA...     

新型橡胶扭振减振器的仿真设计与试验验证研究

根据某型柴油机对扭振减振器扭转模态和扭转刚度设计的需求,在基于Mooney-Rivlin本构模型的计算结果满足其模态频率设计要求的前提下,通过调整参数设计其刚度使之满足要求后进行产品试制;并根据试件设计橡胶扭振减振器动态试验的夹具,通过测试获得在不同载荷下减振器动、静扭转刚度;通过试验与仿真的结果对比,发现基于仿真设计的减振器扭转刚度和试验具有很好的一致性,仿真误差在10%以内,这说明了该设计方法的可靠性,此法有助于降低扭振减振器设计成本并提高其设计效率。最后通过减振器的配机试验进一步证明该设计方法满足规范要求,参数与设计一致,扭振性能满足规范要求。     

基于非线性阻尼识别的螺栓连接检测技术

螺栓连接质量是影响机械结构装配质量的关键,研究快捷、有效的检测技术具有重要意义。根据能量守恒定律,推导出螺栓连接接触面非线性阻尼识别公式。基于系统动力学特性与经验模态分解(EMD)相结合的方法,确定出用于阻尼识别的系统敏感固有频率。以L型梁为研究对象进行实验,并利用希尔伯特变换方法和建立的非线性阻尼识别公式,得到系统的黏性阻尼比以及非线性阻尼比。研究表明,螺栓扭矩的变化对系统固有频率影响较小,而对系统阻尼的影响显著,尤其是对黏性阻尼比的影响较明显;当螺栓发生松动时系统的黏性阻尼比会发生明显的非线性变化,即由0.1225跃升至0.2587,相对增加了111.18%,从而验证了基于非线性阻尼变化检测螺栓连接质量的有效性。     

某多用途货车传动系扭振试验分析与优化

某多用途货车加速行驶时,在发动机转速1200 r/min～1500 r/min范围内,传动系出现明显振动,影响整车NVH品质.针对此问题在传动系关键节点处加装传感器,对车辆6个前进挡在加速工况下进行扭振测试,由数据处理获得传动系各部位的角加速度振幅随发动机转速变化的关系.分析获得各部位振动的主要阶次,确定发动机2阶激励...     

基于电涡流阻尼器的数控加工振动抑制

弱刚性零件在数控加工中极易发生变形、让刀等现象,对加工质量及效率构成严重影响。基于电涡流阻尼器利用导体在恒定磁场中运动或者利用时变电磁场在导体上产生电涡流阻尼力,提出并设计适用于弱刚性结构件数控加工振动抑制的电涡流阻尼器结构;结合理论建模,提出四种设计方案并对其减振性能进行测试和比较。模态实验表明,四种阻尼器方案均能较好的对工件振动进行抑制,频响函数幅值最低下降55%;模态参数辨识表明,电涡流阻尼器可使系统阻尼增加70.73%,而对其余动力学参数的影响较小。切削实验表明,该电涡流阻尼器可增加工件临界稳定切深171%,减少切削加工振动信号58%以及降低表面粗糙度89.7%。     

新型缓冲阻尼器设计及其冲击响应特性研究

针对强冲击环境下设备防护问题,提出一种新型缓冲阻尼器。该阻尼器依据环形间隙阻尼系数计算公式,以双出杆阻尼器为改进基础并利用弹性力与阻尼力相位差原理而设计。通过单自由度数学模型计算分析了新型缓冲阻尼结构的冲击响应与自身特性。结果表明,相比于双出杆流体阻尼器,该阻尼器在保证不增加绝对加速度与相对位移幅值的前提下,可有效降低残余响应,被隔离体复位时间缩短48%。在特性分析中,相比双出杆流体阻尼器,新型阻尼器耗能增加了28%,两者阻尼力最大相差470 N。根据正、负双波试验的结果,说明了数值仿真可以较为准确地描述新型缓冲阻尼器在冲击下的响应特性,同时,也验证了该缓冲器具有较好的抗冲减振能力。     

剪切阀式磁流变阻尼器动态特性实验研究

介绍了剪切阀式磁流变阻尼器的结构和工作原理,基于平板模型得出了其阻尼力的计算公式。对自行研制的剪切阀式磁流变阻尼器的阻尼力、电流、位移、速度和频率等动态特性进行了实验研究。结果表明剪切阀式磁流变阻尼器的阻尼力随控制电流的增大呈非线性增加,阻尼力可调系数随电流变化连续可调。在相同振幅下,阻尼器的可调倍数随频率增大而降低,阻尼力随振动频率的增大而增大。通过深入分析该型阻尼器的动力特性,为其在车辆悬挂系统半主动控制中的应用奠定了基础。     

半主动叶片式阻尼器的建模与实验研究

叶片式阻尼器是一种新型的耗能装置,用于吸收能量和减小振动,以实现系统的结构保护。该文提出一种用于直升机操纵系统减振的半主动叶片式阻尼器,通过电机带动调整螺钉以改变阻尼间隙的大小,进而实现对阻尼力矩的控制。基于MTS试验机对该阻尼器进行示功试验并研究其动态特性。为准确地跟踪该阻尼器高度非线性的力学特性,提出一种改进的双曲正切模型,并采用修正的自适应遗传算法对模型进行参数辨识。通过仿真数据和试验数据之间的误差分析,得出结论:与其它两种现有模型相比,改进的双曲正切模型能够更精准地模拟阻尼器的出力特性;将模型参数与电机位置之间的关系用多项式整合后,模型在不同工况下仍能保持一定的精度,表明此模型可用于半主动控制。     

面向600MW汽轮发电机的颗粒阻尼器减振试验

基于600 MW汽轮发电机减振的实际工程需要,建立与机座模态一致的缩比模型。利用该模型,对颗粒阻尼器的减振效果进行系统而全面的试验研究,比较单/双层结构设计和不同类型颗粒对减振效果的影响。试验结果表明,利用微细颗粒之间碰撞、摩擦、动量交换作为减振机理,颗粒阻尼器能够起到良好的减振效果,最大减振幅度超过60%;在一定条件下,双层颗粒阻尼器的减振效果优于单层;不同类型的单/双层颗粒阻尼器的减振效果不同。颗粒阻尼器在汽轮机减振中具有广阔应用前景。