惯性往复振动机械支承刚度和偏重参数的设计

建立惯性往复振动机械的力学模型和动力学方程,采用频率响应法求动力学方程的稳态解;通过激振频率和系统质量的波动对振动体振幅的影响分析,以及频率比与隔振系数和偏重参数的关系分析,提出该类振动机械合理的下限频率比;同时考虑到弹性支承在系统重力作用下的静变形应大于振动体的最大振幅,从而给出支承刚度和偏重参数设计的理论依据和方法,并通过算例进一步阐述设计方法的应用.     

单自由度简谐振动机械弹性支承刚度和激振力的设计

采用传递函数法求解单自由度简谐振动机械的动力学方程,得到振动体位移与激振力的关系,通过激振力频率和振动体质量的波动对振动体振幅的影响分析,以及隔振系数与频率比关系的分析,提出了该类振动机械合理的下限频率比;同时考虑到弹性支承在振动体重力作用下的静变形应大于振动体的最大振幅,从而给出了弹性支承刚度的设计依据和激振力幅值的计算公式,为单自由度简谐振动机械的设计提供了系统的理论和方法,并通过算例进一步阐述了该设计方法的应用.     

振动螺旋干法分选机运动特性研究

为了探索振动螺旋干法分选机的主要结构参数对其运动特性的影响规律,通过建立设备的动力学模型,进行动力学分析,提出了振幅的表达式.采用ADAMS软件仿真分析和试验验证,研究了振动电机频率、偏心块质量、振动体质量对设备运动特性的影响.结果表明:随着频率的增大,振动周期减小,设备的分选效果先逐渐变好后逐渐变差,在33Hz时达到最佳;随着偏心块质量的增大,振幅逐渐增大;现有结构下,随着偏心块质量的增大(直到25kg时),分选效果持续变好;随着振动体质量的增大,弹簧压缩量增大,振幅减小,分选效果明显变差.     

关于单自由度系统的强迫振动分析

由单自由度系统中支承的运动规律及达朗伯原理得到运动微分方程,再利用线性系统的叠加原理分析系统中被支承质量的振幅及支承振幅、频率比和阻尼比间的关系,并通过图形对隔振方法进行了分析.     

惯性往复振动机械多刚体模型及稳态频率分析

建立惯性往复振动机械的多刚体模型和动力学方程,假设机械的稳态工作频率恒定,求解动力学方程得到作用于偏重上的力矩表达式,表达式含有工作频率项和二次谐波项,结合偏重驱动电机的机械特性和系统的动力学方程分析表明,该类机械的稳态工作频率不是常数,而是以其二次谐波频率微幅波动,结论与工程测试结果一致;并提出要获得系统的精确解和进行启动过程的瞬态分析,必须建立机电耦合数学模型.     

双偏心传动机构中振动体振幅的分析与计算

粮食机械中广泛应用偏心传动机构,以驱动振动筛筛体作往复振动,其筛体振动的振幅即为偏心传动机构中偏心套的偏心量.当需要能够随时方便地改变振动体振幅大小时,则采用双偏心传动机构.本文通过分析,建立出双偏心机构传动振动体时的振幅计算公式.     

带有支承松动故障的转子系统的非线性振动

应用转子动力学和非线性动力学理论分析了支承松动的转子系统的复杂非线性现象，通过以转速比变化为参数的分叉图得出：当工作转速低于一阶临界转速时，支承松动引起的振动较大；而当工作转速高于一阶临界转速时，松动引起的振幅反而较小，但是在一定的条件下会发生亚谐共振现象而引起较大的振动.同时，还通过频谱分析对转子支承松动的振动特征进行了研究.以上结论及振动特征为旋转机械的转子故障诊断提供了理论依据.     

编织板去石机原理的探讨

编织板去石机是欧州使用的一种干式比重去石机,它以编织筛网为去石板,通常做成吸气式的,振动体系用螺旋弹簧支承,电机直联单偏重振动器传动。因此这种去石机的去石原理与我国传统的鱼鳞板去石机有些区别。 本文试图从理论分析着手,建立其振动体的运动方程和去石板面上物料的运动方程,以探讨其去石原理。     

双偏心传动机构中振动体振幅的分析与计算

粮食机械中广泛应用偏心传动机构,以驱动振动筛筛体作往复振动,其体振动的振幅即为偏心传动机构偏心套的偏心量。当需要能够随时方便地改变振动振幅大小时,则采用双偏心传动机构。本文通过分析,建立出双偏心机构传动振动体时的振幅计算公式。     

双频振动在振动压实中的应用及试验研究

针对当前单频振动压实机械的压实性能不足现象,提出了一种基于双频合成技术的双频振动压实机械,建立了该机械的动力学的模型。经过试验研究,得出双频振动压实优于单频振动压实,以及相位角选择在(-300,300)对深层压实效果较好,两激振频率比选择为3:2,即高频为33.98 Hz,低频为22.44 Hz时,压实效果较好的结论。并给出了在设计双频振动压路机时,频率、振幅、相位角等影响压实重要参数的合理选择。     

Simulation and experimental study of fluid induced excitation mechanism for liquid rocket engine immerged rotor

Low frequency vibration has occurred in the turbine pump of one type of liquid-propellant rocket engine,which threatens the safety and reliability of the rockets and their engines seriously.To figure out the mechanism of the low frequency vibration faults,in this paper,a dynamical model of a immersion turbine pump rotor system was established for the consideration of the vibration caused by small gap annual flow excitation which properly happened in immersion turbine pump rotor.The Newmark directly integral method was used to simulate the vibration characteristics of turbine pump,and an experiment was also carried out to investigated this problem.Results showed that,the small gap annual flow excitation could induce large amplitude low frequency vibration on the turbine pump rotor bearing system.The amplitude and frequency of low frequency vibration had relation with the parameters of the turbine pump clearance structure,such as the clearance ratio,length-diameter ratio and the viscosity of the fluid medium.In order to avoid the vibration induced by the small gap annual flow excitation,sealing effect should be improved and length-diameter ratio should be decreased.     

转子分布不平衡和轴承特性参数同时辨识方法

针对转子模态动平衡的关键参数转子不平衡量和轴承特性参数难以确定的问题,提出一种基于轴承处振动响应的轴承特性参数和转子分布不平衡参数的同时辨识方法。以多项式函数描述转子质量偏心曲线,表征转子连续分布的不平衡质量;以有限元法建立转子/轴承子结构运动微分方程;采用虚功原理将连续分布的广义不平衡力转化为节点处的集中不平衡力并建立其与偏心曲线系数的关系,从而推导出轴承特性参数及质量偏心曲线系数的同时辨识方程,进而实现基于不同转速下轴承处的振动响应辨识出轴承特性参数和分布不平衡参数。以一个转子轴承系统为例进行了偏心曲线阶次对参数辨识的敏感度仿真,结果表明：偏心曲线阶次对参数辨识结果影响较小。以实测轴承处响应辨识得到的参数进行一阶模态动平衡实验,平衡后轴承处振动明显降低,验证了提出的辨识方法及其在模态动平衡中的有效性。     

玻璃采光顶预应力索桁架支承体系动力特性

为了提供玻璃采光顶预应力索桁架支承体系抗风和抗震研究的理论基础,寻求其动力特性主要影响因素及影响量,采用连续化理论研究了其动力特性.以圆形平面玻璃采光顶预应力索桁架支承体系为例,考虑温度变化及几何非线性影响,基于动力学理论建立了该体系非线性振动方程.通过Galerkin方法,将偏微分方程转化为常微分方程,并采用LP法及KBM法对常微分方程进行了求解.结合算例讨论了温度变化、振幅、外激励等因素对玻璃采光顶预应力索桁架支承体系非线性振动的影响.算例表明,预应力索桁架支承体系固有频率随着温度的升高而减小,其自振频率随着振幅发生变化,非线性振动呈现“硬弹簧”特性,非线性自振频率高于线性振动频率,在简谐荷载激励下的稳态振动是稳定的周期运动.     

系统参数对浮环轴承转速比的动态影响

转速比即环速比和轴颈涡动比是涡轮增压器浮环轴承系统的功耗和稳定性研究的重要指标.基于经典短轴承理论,考虑浮环和轴颈的回转变位角速度,推导出内外层非线性动载油膜力的解析模型.考虑轴系的偏心质量引起的离心力,建立了涡轮增压器浮环轴承系统非线性动力学模型.仿真得到环速比和轴颈涡动比随转速的变化曲线,并分析研究了不同转速下偏心质量、润滑油粘度、浮环结构参数等对环速比和涡动比的动态影响机制,及转速比对系统参数敏感程度的变化规律.为浮环轴承的设计研发和涡轮增压器浮环轴承系统的性能评价提供了重要参考.     

小波有限元在星轮振动特性计算中的应用

为了研究单螺杆压缩机星轮的振动特性,利用小波有限元理论推导出振动方程,计算出星轮前6阶固有频率,并与ANSYS软件计算结果进行对比.分别计算出星轮厚度和内外径比变化时各阶固有频率的大小,利用ANSYS软件和小波有限元理论计算出星轮各临界转速.计算结果表明,随着星轮厚度增加,各阶固有频率随之线性增加;随着星轮内外径比增加,各阶固有频率随之线性降低,由于材料属性不同,星轮各阶临界转速由大到小排列为THKXL 1、THKXL 2和THKXL 3.     

基于机电综合特征的发电机转子故障诊断系统的研究

首先分析了转子绕组匝间短路、气隙静偏心、气隙动偏心、转子不平衡等发电机转子故障发生时的振动特征和定子绕组并联支路间环流变化特征,得出不同故障引起的环流特征和振动特征的机电综合特征存在差别,从而提出了基于转子振动和定子绕组并联支路环流的机电综合特征的发电机振动故障识别方法。然后利用LabVIEW软件和PCI-6251数据采集卡,研制了基于虚拟仪器技术发电机故障检测系统,能够实现发电机信号的采集、在线分析、数据库管理、发电机参数查询、故障诊断等功能,并在SDF-9型故障模拟实验机组上完成调试,达到预期效果。     

Fuzzy control on automatic frequency tracking of ultrasonic vibration system with high power and high quality factor Q

In order to realize automatic tracking drift of resonance frequency of ultrasonic vibration system with high power and high quality factor Q,adaptive fuzzy control was studied with a self-fabricated ultrasonic plastic welding machine.At first,relations between amplitude of vibration and frequency as well as main loop current and amplitude of vibration were analyzed.From this analysis,we deduced that frequency tracking process of the vibration system can be concluded as an optimizing problem of one dimensional fluctuant extremum of main loop current in vibration system.Then a method of self-optimizing fuzzy control,used for the realization of automatic frequency tracking in vibration system,is presented on the basis of self-optimizing adaptive control approach and fuzzy control approach.The result of experiments shows that the fuzzy self-optimizing method can solve the problem of tracking frequency drift very well.Response time of tracking in the system is less than 50 ms,which basically meets the requirements of frequency tracking in ultrasonic plastic welding machine.     

基于非线性动态特性的轴承–转子系统振动分析

随着空气静压主轴在超精密加工过程中的广泛应用,对主轴的运动精度的要求不断提高,如何准确预测和提高主轴运动精度是十分必要的。基于空气静压轴承的非线性动态特性,研究空气静压主轴的振动特性和预测模型,探索非线性动态特性分析对主轴回转精度的影响。首先,对空气静压径向轴承的动态特性进行分析,建立气膜动态流动模型,采用扰动法求解模型得到轴承的非线性动刚度与动阻尼系数。将空气静压轴承内的气膜作为弹簧阻尼系统建立轴承–转子系统,并通过动力学分析建立了轴承–转子的动态振动模型。将轴承的非线性动态特性参数引入振动模型,结合MATLAB对模型进行求解,得出了空气静压主轴径向跳动误差曲线、偏转误差曲线和径向总振动误差曲线,并通过FFT数据处理对振动进行频域分析。通过对比分析得到非线性分析对空气静压主轴径向振动误差的影响。最后,搭建了空气静压主轴径向回转误差测量试验台,得到主轴实时回转误差信号,实现轴承–转子系统的振动动力学模型分析的实验验证。从空气静压径向轴承的动态分析可以看出,轴承的动刚度和动阻尼均呈非线性变化,随着偏心率的增加动刚度不断增加,而动阻尼不断减小。从轴承–转子系统的振动分析可以看出：1）非线性分析对主轴偏角振动误差有明显影响,而对径向跳动误差的影响不明显,说明非线性分析主要通过影响主轴的偏角误差从而影响径向总误差。2）定值分析时偏角误差的最大振幅基本稳定,而非线性分析时偏角误差的最大振幅存在一个增加过程并最终趋于稳定,并且非线性分析时最大振幅明显大于定值分析时的振幅。3）在供气开始一段时间内,非线性分析与定值分析下的径向总误差基本一致,但随着时间的增加,非线性分析下的最大振幅大于定值分析下的最大振幅,说明开始供气时非线性分析对径向跳动误差和偏角误差没有造成明显影响,当供气稳定时非线性的动刚度与动阻尼会对主轴转子振动幅度产生明显影响。4）从频域上看,非线性分析最大振幅处的共振频率为964 Hz,定值分析最大振幅处共振频率为986 Hz,非线性分析使最大振幅处的共振频率有所下降。5） 非线性分析和定值分析在频率高于1 500 Hz时,转子的振幅变化都很小,说明频率大于1 500 Hz之后,转子振动比较稳定,此时气膜的振动频率与固有频率不容易发生共振。空气静压主轴回转误差实验的结果表明,基于非线性分析所得的主轴径向回转误差的误差率比定值分析所得主轴径向回转误差的误差率降低了1.43%～6.54%。因此,将空气静压径向轴承内气膜作为弹簧阻尼系统施加于转子之上可以实现轴承–转子系统的耦合振动分析,轴承非线性动态特征参数的引入实现了轴承动态性能对主轴动态振动的影响,通过基于非线性动态特性的轴承–转子系统的振动分析可以更加准确地研究和预测空气静压主轴的径向振动误差。