负载激励下采煤机永磁电机转子系统弯扭耦合振动分析

为分析不同负载激励对电机转子-轴承系统弯扭耦合振动特性的影响,以采煤机永磁电机转子系统为例建立电磁激励下的电机转子-轴承系统,并将负载激励考虑到偏心转子模型中。利用Lagrange方程推导了负载激励条件下转子系统的弯扭耦合动力学方程并基于Runge-Kutta法进行数值仿真,重点分析了不同负载激励下电机转子系统的弯扭耦合振动特性。仿真结果表明,负载激励会加剧转子偏心程度,但对转子弯曲振动的频率响应影响较小,振动响应主要由转频分量决定;而负载扰动对转子系统扭转振动响应具有不同的效果,不仅在扭振响应中激发出相应的频率成分形成多周期运动,还会明显增加扭振角幅值(0.001 rad),振动响应主要由扰动频率和二倍转频分量决定。此外,负载激励中的低频成分将激发出较大的扭转振动响应(0.03 rad),加速传动系统的疲劳损坏,影响转子系统的安全稳定运行。研究结果可为采煤机转子系统主动减振策略研究提供参考。     

利用现有装置对高g值冲击传感器的一种检测方法

利用实验室现有的Endevco公司的2925型pop冲击激励源,通过加速度值、电压值来标定高g值冲击传感器的幅值线性度,此装置为高g值冲击传感器的幅值线性度校准提供了一种简单、可控、且重复性好的方法。     

转矩扰动激励下盘式制动器非线性振动分析

基于汽车盘式制动器单自由度模型研究转矩扰动对其非线性振动的影响。依据Stribeck模型分析盘式制动器的振动模式和不同模式下的平衡点及稳定性。在未受转矩扰动激励下,制动器可能表现为滑动、滑-擦边、粘-滑-擦边等多种振动形式,且粘滞擦边振动会引起小幅振荡行为。周期性的转矩扰动可将原本的振动分为两部分,且在最值处出现转换。转矩扰动会影响粘滞运动和滑动运动的过渡边界,导致振动行为更加复杂。转矩扰动频率的改变同样可导致制动器出现滑动和粘-滑运动等。无论是否受到激励,随着制动压力的增加,制动器的振幅都将逐渐增加;在相同制动压力下,当制动器受到转矩激励时,振动幅值大于未受激励情况。研究可为揭示转矩扰动对制动器振动的影响机理提供参考。     

基于独立分量分析的六维力传感器标定矩阵的校正

为了提高六维力传感器的测量精度,提出了一种基于独立分量分析(ICA)的静态标定方法。作用在上平台的各维力经过六维力传感器后形成混合信号,该方法先对混合信号进行ICA分解,即将其分离成独立的分量,再结合理想源信号恢复出各维真实作用力的排序和幅值,最后得出校正后的标定矩阵。仿真结果表明,校正后的标定矩阵更接近标准的标定矩阵,从而提高了六维力传感器的测量精度。     

基于双势阱系统的混沌振动研究

应用多尺度法求出了双势阱系统自由振动响应的近似解析解,分析了系统响应中慢变分量和快变分量对响应的影响。采用平均法得到了系统的幅频关系表达式,给出了振动幅值和频率调节因子之间的舌状结构曲线,揭示了系统的非线性本质特征。为了证实理论分析的正确性,利用双势阱理论设计了单端磁吸式混沌振动试验装置。研究了不同激励幅值、不同激励频率下系统的响应。观察到了系统中出现的次谐波现象、超谐波现象以及系统中周期1运动的不同模式。通过参数改变,该系统在一定频率和激励幅值条件下可以产生持续稳定的混沌振动。应用相空间重构技术重构了实测信号的奇怪吸引子图,计算了混沌信号的最大Lyapunov指数和关联维数,研究结果为混沌工程应用提供了有益参考。     

基于实测相电流的永磁同步电机转矩波动阶次来源分析及幅值预测EI北大核心CSCD

由于转子磁场非正弦分布、定子开槽及电流谐波等因素影响,轮毂永磁同步电机输出转矩中存在波动,驱动转矩波动将给轮毂电机驱动车辆带来振动噪声问题。为分析各因素对转矩波动的贡献及影响机理,通过转鼓倒拖试验实测了电机空载反电动势,进而确定了转子磁场分布情况及转子磁通系数;通过电机驱动转鼓试验实测了电机三相负载电流信号,发现电流中存在丰富的谐波成分并确定了谐波幅值及初始相位;考虑转子磁通和相电流谐波解析推导了电磁转矩表达式,分析了转矩波动阶次来源并根据电流谐波幅值和相位规律预测了各阶次幅值大小,进而确定了转子磁通谐波和电流谐波对转矩波动的贡献;通过实测的振动加速度信号间接验证了转矩波动阶次分析及幅值预测的准确性。结合试验和理论准确分析了轮毂电机转矩波动的全貌及其来源,为电动轮系统的振动优化提供了方向。     

称量传感器标定装置进给系统的动态特性分析

目的解决称量传感器标定装置因进给系统在实际工作时频繁受到电机的振动而可能引发检测装置共振的问题。方法利用三维设计软件PROE建立称量传感器标定装置进给系统三维模型,结合有限元仿真技术对称量传感器标定装置进给系统进行动态特性分析和瞬态分析,并对模态分析结果进行试验验证。结果当外界激励频率与进给系统第5阶模态(412 Hz)接近时,进给系统的变形、应力值较大。结论在实际工作环境中应当避免称量传感器标定装置工作在第5阶(412 Hz)模态频率附近。     

基于实测相电流的永磁同步电机转矩波动阶次来源分析及幅值预测

由于转子磁场非正弦分布、定子开槽及电流谐波等因素影响,轮毂永磁同步电机输出转矩中存在波动,驱动转矩波动将给轮毂电机驱动车辆带来振动噪声问题。为分析各因素对转矩波动的贡献及影响机理,通过转鼓倒拖试验实测了电机空载反电动势,进而确定了转子磁场分布情况及转子磁通系数;通过电机驱动转鼓试验实测了电机三相负载电流信号,发现电流中存在丰富的谐波成分并确定了谐波幅值及初始相位;考虑转子磁通和相电流谐波解析推导了电磁转矩表达式,分析了转矩波动阶次来源并根据电流谐波幅值和相位规律预测了各阶次幅值大小,进而确定了转子磁通谐波和电流谐波对转矩波动的贡献;通过实测的振动加速度信号间接验证了转矩波动阶次分析及幅值预测的准确性。结合试验和理论准确分析了轮毂电机转矩波动的全貌及其来源,为电动轮系统的振动优化提供了方向。     

激励幅值突变转子系统的动力学研究

根据转子动力学理论,建立了具有突变激励幅值特性的Jeffcott转子力学模型及动力学方程.通过解析方法得到了激励幅值突变后的转子系统振动解析表达式,并分析了激励幅值突变前后稳态振幅之间的关系及激励幅值突变对轴心最大位移的影响,定义了激励幅值突变后的暂态过程时间而且确定了碰摩参数区域.结论表明,激励幅值突变的转子会导致转子系统振动幅度增大,柔性转子系统在激励幅值突增的情况下发生碰摩故障的可能性较大,暂态过程时间与系统阻尼、刚度突变时的轴心位置及系统工作频率有关,碰摩参数区域随着激励幅值突增幅度及质量偏心距的增大而增加等.     

常数激励与简谐激励联合作用下Duffing系统的非线性振动

以Duffing系统为研究对象,探讨常数激励与简谐激励联合作用下系统的骨架曲线及幅频响应特性,重点考察常数激励的影响。采用谐波平衡法求解该系统的振动方程,得到幅频响应关系,并给出了骨架曲线以及周期解的稳定性分析。采用幅频响应曲线和骨架曲线表征系统的基本动力学性质,讨论了常数激励和简谐激励幅值对系统幅频曲线性态和骨架曲线形态的影响。研究发现,系统振动响应中直流分量与谐波分量的振幅同步变化,但变化趋势相反。此外,两者骨架曲线的形态均是先向左微偏后转为向右弯曲,因此,在某些参数条件下,对应一个激励频率的周期解可能有5组,其中3组为稳定性,2组为不稳定解。进一步通过增大常数激励发现其能够对该系统造成的“刚度增强”效应,但同时也会伴随着愈加显著的“刚度渐软”特性。相应地,对于特定的简谐激励幅值,随着常数激励的增大,系统的幅频曲线能够由纯硬特性转变为软硬特性共存,甚至纯软特性。但是,在大尺度下观察,常数激励对系统骨架曲线的影响主要表现在骨架曲线根部的形态上,即随着简谐激励幅值的增大,常数激励对系统共振频率的影响变弱,不同常数激励下的骨架曲线趋于一致。     

一种自补偿差动式扭矩传感器的研究

设计了一种带补偿绕组的差动式扭矩传感器,将负载扭矩转化成传感器激磁绕组和输出绕组的角位移,励磁绕组建立脉振磁通,输出绕组采用差动方式连接,经过电磁耦合输出绕组会产生相应的感生电动势。根据磁路定理和安培环路定理推导了传感器的输出特性,并针对负载电阻对传感器输出特性造成畸变的原因进行了分析,且提出了相应的解决措施。最后采用扭转试验机对传感器进行了标定,实验结果表明传感器的灵敏度约为4.07mV/(N·m),重复性误差约为3.17％,非线性误差约为2.34％,迟滞误差约为0.55％。     

一种采用激振器激励的扬声器振动部件共振频率测量方法及系统

提出了一种采用激振器激励方式的扬声器振动部件共振频率测量方法及系统。采用激振器作为激励被测部件振动的激励源,并通过加速度传感器实时检测夹具的振动加速度（包括幅度和相位）,以确保被夹具夹持住的被测部件在测量频率范围内上下平稳振动;通过激光位移传感器测量被测部件在不同频率点振动时的振动位移,可得到被测部件振动的频率响应（被测部件振动加速度和夹具振动加速度的比值的频率响应）;根据该频率响应进行计算最后可得到被测部件的共振频率。实验结果表明,实测频率响应的曲线与理论分析相一致,测量结果的可重复性和准确性良好,可测量的振动部件的种类和范围更广。     

基于长冲程振动台导轨弯曲校正的低频振动传感器校准方法

针对长冲程振动台的导轨弯曲对于基于振动台的低频振动传感器灵敏度幅值校准的影响,采用机器视觉方法测量导轨弯曲。通过建立校正模型消除导轨弯曲的影响,以提高灵敏度幅值的校准精度。导轨弯曲测量结果表明,被校振动传感器的负载越大,导轨弯曲越大,对灵敏度幅值校准的影响越大。与地球重力法的对比试验表明,在0.04～2 Hz范围内弯曲校正后的灵敏度幅值校准精度提升了一个数量级。     

微小摩擦测试系统设计

针对介观尺度下的微小摩擦测试系统进行了设计,给出了一种基于平行梁结构的微小摩擦力测试方法及其测试装置,介绍了该测试装置的设计方法、测力传感器的结构设计、微小摩擦力测试原理及测力传感器标定方法。通过光反射法对测力传感器进行标定及微小摩擦力测量,通过对测量数据分析,得到微小摩擦力实验规律。实验结果表明:该装置分辨率可达到为10 μN,可满足短行程高分辨率的微小摩擦力测试的需要,同时对测量过程中出现的载荷不稳定情况进行了分析。     

涡旋压缩机激励载荷反求分析

涡旋压缩机在匹配空调系统时,其振动会通过吸排气管对空调系统管路应力应变产生较大影响,为了得到对空调系统振动激励的大小,提出通过涡旋压缩机振动位移响应反求激励载荷的方法,并对反求时振动响应测点位置、测点个数进行了分析与探讨,最终得到了某型号涡旋压缩机激励反求力和力矩的大小及添加方式。结果显示,涡旋压缩机与转子压缩机有较大差异,其激励载荷主要以不平衡离心力为主,可忽略力矩的影响,且激励载荷与运行频率的平方成线性关系,运行频率越高,不平衡离心力越大。另外,以反求的结果作为载荷,通过MSC频率响应分析仿真吸排气管的振动位移响应,将其与吸排气管路的试验结果对比,发现整个运行频率范围内结果一致性较好,验证了激励载荷反求方法的准确性。     

基于窄脉冲冲击激励的压电加速度计动态校准

论述了目前加速度计校准的方法以及主要不足之处,并以压电加速度计为例,采用冲击激励法对其进行了动态校准,详细说明了校准所使用的装置和校准过程,采用单自由度的质量弹簧系统来描述加速度计的数学模型,利用系统辨识的方式得到了数学模型的参数,分析了加速度计动态校准的结果并且与绝对法振动校准进行了比较与分析。     

多载荷工况下人字齿轮传动系统振动特性分析

由轮齿接触分析以及轮齿承载接触分析计算出考虑安装误差的轮齿啮合刚度,建立了考虑时变啮合刚度激励、啮合冲击激励和齿侧间隙激励的人字齿轮系统十二自由度啮合型弯—扭—轴耦合非线性振动模型。以某船用单级人字齿轮副为实例,研究了多载荷下人字齿轮左端啮合副周向的振动特性,结果表明,外载荷的增大使得啮合刚度激励和啮合冲击激励下系统的振动均增大,且啮合冲击激励对外载荷的敏感性高于啮合刚度激励,而齿侧间隙激励下系统的振动则随着外载荷增大而减小。同时,啮合冲击激励对系统振动的影响随着载荷增大而增大,而啮合刚度激励和齿侧间隙激励则随着载荷增大而减小。     

随机振动校准加速度计方法研究

介绍了随机振动校准加速度计系统的实现.使用随机信号传感器绝对校准方法,得到了较为理想的加速度计频响曲线.与传统的方法相比在保证校准精度的前提下,提高了效率.     

关节型工业机器人扭转振动的伺服补偿技术研究

针对工业机器人用RV减速机传动误差所引起的动态失稳现象,在建立由驱动电机-RV减速机-负载所构成的机电耦合系统的基础上,同时考虑负载侧不宜安装传感器的限制条件,依据转矩波动引起转速波动的原理,将由状态观测器间接得到的能够反映转矩波动变化的状态变量——负载加速度变化率作为反馈控制量,对电磁转矩进行实时补偿。经系统的时频域性能分析证明,补偿后的电机转矩命令值抵消了转矩波动的影响,负载侧转速波动得到了很好的抑制,能够极大提高工业机器人在变工况下的动态工作精度。     

新型旋转角加速度传感器特性标定系统的研究

针对旋转角加速度传感器的标定问题,构建了一套特性标定系统。首先分析了永磁旋转角加速度传感器的工作原理,并提出了一种基于调频调压电源供电的、异步电动机纯单相运行的、可调频调幅的旋转角加速度脉动源系统;然后采用传统增量式光栅编码器和现场可编程门阵列构建了旋转角加速度测量系统;最后通过比较旋转角加速度传感器的输出电压峰值和测量系统得到的实际旋转角加速度峰值,对传感器输出特性进行了标定,得到传感器输出电压与角加速的特性曲线,线性误差为1.81%。