风洞模型主动抑振器的设计与实验

研究了风洞模型主动振动的抑制原理,并结合叠堆式压电陶瓷作动器的压电效应设计了一套并联式主动抑振器。首先,针对模型支杆系统及其动力学特征,分析了支杆抑振原理,提出了一种基于叠堆式压电陶瓷作动器的风洞模型抑振器。然后,构建了抑振器实时控制系统,针对其驱动位移滞后的特点,研究了基于PD调节器的控制方法。最后,搭建了地面实验平台,利用锤击法和激振法对抑振器进行了地面实验。实验结果表明:抑振器具有提高支杆系统阻尼的能力,对风洞模型在俯仰和偏航两个方向上的抑振效果明显,特别是俯仰方向上,抑制器工作后系统阻尼比可由0.009提高到0.092,抑振后剩余振幅比例约为25%。试验结果验证了该风洞模型主动抑振器的可行性与有效性。     

基于混合子结构法的输电导线风雨激振气动特性

为了探究输电导线风雨激振的诱发机理,基于混合子结构方法对输电导线风雨激振非定常气动力进行了针对性的研究。首先,分别构建结构子结构(输电导线和上雨线)和流体动力计算(computational fluid dynamics,简称CFD)数值流场子结构;其次,利用自制的风洞模拟实验台及相关测试系统,获取结构子结构的振动响应(频率,振幅);最后,将测得振动响应作为CFD数值模拟的边界条件,计算绕流场特性并获取气动力特性参数,将计算得到的气动力施加到输电导线上,得到输电导线的振动响应并与实验结果比较。分析结果表明,混合子结构方法能够准确获得输电导线发生风雨激振时的气动特性,该方法为不便于实验获取气动力特性振动问题研究提供了一种有效途径。     

管网液压激振系统动态仿真与试验研究

针对传统的平面二维振动筛参振质量大、湿分性能较差及工作效率较低等问题,提出了一种能够使管网产生可控的多点激振和多自由度振动的新型液压激振方法。开发了基于管网激振的液压激振测试系统;建立了基于AMESim的仿真模型;研究了溢流阀设定压力、转阀换向频率对激振压力及激振油缸活塞杆振幅的影响;采用位移传感器、信号调理器及数据采集卡对液压激振系统进行了振动测试,并对振动信号进行了滤波处理。研究结果表明:激振压力随系统压力的增大而增大,随转阀换向频率的增大而减小;活塞杆振幅随系统压力的升高而升高,随换向频率的增大而减小;试验测试振动曲线与仿真曲线较好吻合,揭示了液压激振系统转阀换向频率、系统压力与油缸振幅之间的耦合关系,表明该液压激振参数的可控性,以及使管网产生可控的多点激振和多自由度振动的可行性;基于AMESim的管网液压激振系统模型能真实反映系统的动态特性,可为液压激振系统的设计与分析提供一种新途径。     

振动滞后相角测量与振动给料机最佳激振频率控制的研究

针对共振式振动给料机的工作特点,以机械振动学理论为依据,解算出共振式振动给料机的运动方程,得到双质体振动系统的振动特性曲线。通过对振动特性曲线的分析,研究共振式振动给料机最佳工作状态时的激振频率,并提出了一种最佳激振频率的控制方法。该方法是基于滞后相角的测量完成其控制过程。通过试验验证了该方法的有效性。     

一种基于模糊自适应的速度反馈主动抑振方法

为了实现对受到时变气动载荷扰动下悬臂梁式支撑结构振动的有效抑制,建立了基于压电作动器的振动主动控制系统并进行了试验研究。首先,分析了风洞模型振动主动控制的原理,并提出了一种内嵌于支杆内部的压电陶瓷叠堆式作动器的减振器结构;进而,提出了结构振动状态的评价指标,结合模糊逻辑设计了一种自适应变增益速度反馈控制方法;最后,搭建了试验验证平台,对主动控制系统进行了试验,并将提出的模糊自适应控制方法与传统速度反馈的效果进行了对比。试验结果表明,该控制系统与方法具有较高的稳定性与效率,在激励试验中振动速度幅值小于未控制时的18.2%。该系统与控制方法对扰动具有自适应调节能力。     

适应动态加速度场的压电-液压串联复合激振装置研制

为了实现动态加速度与时变振动环境的综合模拟，研制了一套适应动态加速度场的轻量宽频激振装置。首先提出了压电-液压串联复合激振方法和装置构型，解决了传统激振方法“宽频不轻量、轻量不宽频”的难题。设计了六单元并联压电激振模块，建立了精密装调工艺，并联激振效率达到74.2%。为满足动态加速度环境下的宽频激振需求，提出液压内嵌式定中方案，研制了具有“缸中缸”构型的液压激振模块。基于分频器，提出了串联复合激振系统的分频控制方法，实现了压电、液压激振模块的协调工作、均衡出力。以力平衡控制结合零位移反馈补偿控制，提出了液压激振模块定中控制方法，实现了动态加速度环境下的精确定中。提出了变增益、长时波形再现两种时变振动控制方法，研制了一体化的控制系统。测试结果表明，串联复合激振装置在离心加速度不低于60 g、加速度变化率不低于15 g/s工况下，分别实现了50 kg负载下的6 grms振动加速度、10～2 000 Hz频率范围的宽频激振。该装置已应用于多项惯性器件、组件和系统的环境试验考核，载荷控制效果良好。相比飞行试验，本文成果为飞行器制导、控制系统功能性能考核提供了高效经济的实验室手段，特别在大样本数...     

非线性能量阱在转子系统振动抑制中的应用

现代旋转机械需要结构简单且具有宽频抑振范围的抑振装置,因此研发了一种具有分段线性非线性刚度的非线性能量阱(Nonlinearenergysink,NES)。首先介绍了该非线性能量阱的结构和工作原理;其次分析了非线性能量阱的刚度和阻尼特性,并建立了转子-非线性能量阱系统的动力学方程;之后,采用数值方法分析了非线性能量阱在各向同性转子系统和各向异性转子系统中的振动抑制效果,并对其宽频抑振能力进行了验证;最后,建立试验系统验证了非线性能量阱的效果。研究结果表明,该非线性能量阱对于各向同性和各向异性转子系统都有很好的振动抑制能力,数值仿真最佳抑振率达到68%,试验最佳抑振率达到67%。     

高压气流管道瞬态冲击振动分析及抑振研究

为了解决高压配气间管道系统工作时发生的剧烈振动问题,确保重大型号试验任务的顺利开展,采用多种数值模拟手段和试验测试手段相结合的方法,进行结构振动分析及抑振研究。首先,基于有限体积法构建主管道2及其出气管道的内流场流体动力学数值模型,计算并提取动态气动载荷;其次,基于有限元方法建立包含主管道2及其出气管道在内的整个配气间里的管道系统的结构动力学数值模型,分析其结构模态特性;最后,综合以上2个数值模型,计算高压气流管道结构瞬态激励振动响应,并依据结果设计相应的抑振装置。该综合分析方法充分厘清了振动的基本诱因,抑振后的结构振动大大降低,完全具备了持续工作的能力。研究表明,该振动研究方法可用于指导高压高速流体管道结构设计或结构技改,也可用于指导空气动力试验装置的研制。     

一种平面机构动平衡方法在高速压力机设计中的应用

将一种基于振动响应的平面机构动平衡方法应用于高速压力机的设计中,通过激振载荷和振动分析,构造了系统的广义激振载荷矩阵和广义振动特征矩阵,建立了高速压力机主滑块质量与机身参考点加权振动响应之间的函数关系。将样机的配重振动试验与理论分析结果进行了对比,证明该方法在高速压力机动平衡设计中具有可行性,且相比于传统分析方法其分析误差得到了明显降低。     

基于音圈电机作动器的主轴振动LQG控制研究

为克服被动动力吸振器偏离最优状态时抑振效果严重降低的不足,针对动刚度较低的铣削加工机床的主轴振动控制,设计了一种混合动力吸振器的主动振动控制系统。该吸振器以音圈电机为作动器,以位移和速度作为状态反馈信号,直接对铣削刀具施加控制力,从而达到抑制主轴振动的目的。在分析音圈电机驱动特性的基础上,建立了两自由度的铣刀与主轴振动力学模型,推导出系统的状态方程,并采用线性二次高斯控制（LQG）最优控制方法对振动控制模型进行了仿真,最后在实际的数控雕铣机床上进行了相关的铣削主轴振动控制实验。结果表明,该方法能有效降低主轴切削振动,基于振动位移反馈的抑振效果优于基于振动速度反馈的抑振效果,但基于振动速度反馈能更有效地抑制高频的共振峰值,实际系统应根据振动反馈信号实时调整主动控制参数。     

新型电液激振试验台的高频特性研究

电液激振试验台是在振动机架上安装电液激振器,由激振器产生激振力,作用在实验对象的某一局部区域,使其产生强迫振动。该文根据液压马达的大功率、大扭矩的特点,提出了一种由马达驱动高频激振阀的新型电液激振试验台研究方法。该方法主要是通过液压马达对2D激振阀阀芯的旋转进行驱动,采用流量阀控制进入马达的流量达到控制阀芯转速的目的。应用流体动力学和系统动力学理论建立电液激振试验台数学模型,对建立的试验台进行实验研究,同时测得液压缸活塞输出的激振力波形。实验表明:该试验台可以大幅度地提高激振频率,达到1200Hz以上的激振频率,激振输出波形近似为一正弦波。马达驱动2D阀的新型电液激振试验台是提高液压振动的激振频率的有效途径。     

基于横向振动的旋转机械扭振信号提取方法

在转子系统中存在横向振动与扭转振动的耦合，扭转振动的信息被调制在横向振动之中。鉴于此，提出一种基于横向振动传感器信号提取微弱扭转振动信息的方法。通过对横向振动信号进行Hilbert振动分解得到单一成分的信号，再通过Hilbert变换从中提取相位角，分解相位角即可获得扭振信号，进而计算出原始扭振信号的幅值与频率。数值仿真和试验结果表明，该方法可以精确地获取扭振信号，具有较高的频率分辨率，试验提取得到的频率相对误差仅为0.38%，并通过工业级离心压缩机试验台验证了其工程应用的可行性。该方法可实现对未安装专门扭振测试仪的机组进行扭振补充监测，提供了一种工程扭振监测的便捷途径。     

三维并联振动铸造机的设计与运动性能分析

基于并联机构的原理,研制了一种三维并联振动铸造机,介绍了三维并联振动铸造机的结构组成和功能特性,对铸造机的激振机构进行详细设计和运动性能分析。所设计的三维并联振动铸造机将运动部件的支撑和激振功能分离,以全解耦的混联机构2PRRR-P(2R)作为激振机构,实现砂箱沿X、Y、Z三个方向的振动。试验结果表明,该铸造机可减少铸造缺陷,明显改善铸件质量,提高劳动生产率,降低生产成本。     

以管路为振动输出源的液压激振系统研究

根据有压瞬变流产生的原理,该文提出一种新型液压激振方式。该激振方式将高压管路作为新的激振源,利用激波器产生周期性的有压瞬变流,使高压管路产生振动。构建了管道产生振动的变频液压振动系统,建立了管路流固耦合的振动模型,仿真了振动的工作模态,并进行试验验证。管道的此种振动形式是一个非简谐的周期性振动,并能够受变频系统控制,表明该振动是可以被利用的。     

应用于柔性长臂架的多传感器振动测量系统

为了解决柔性长臂架容易产生振动,从而导致机械施工效率低下的问题,文中提出了一种能够实时测量臂架振动的多传感器系统和方法,并能有效应用于臂架抑振控制。文中介绍了该套系统的总体结构和硬件框架,详细阐述了振动测量多传感系统的组成,提出了适用于该系统的用于消除陀螺仪零点漂移的卡尔曼滤波方法,针对于振动测量容易产生累计误差的问题,提出了一种用于得到末端实时角度变化的多传感器融合方法,并推导出了适用于柔性长臂架的振动模型以及用于数据平滑的方法。通过实验可以发现,采用卡尔曼滤波之后,能大大消除陀螺仪噪声信号,与文中提出的多传感融合方法结合能准确测量到臂架末端振动。     

磁流变液悬置用于发动机隔振模糊控制

设计了一种基于圆盘挤压模式磁流变悬置,利用试验方法得出了不同激励频率条件下磁流变悬置的循环耗散功与励磁电流的关系.利用磁流变悬置,建立了发动机振动半主动控制的研究模型.提出了一种模糊控制方法,利用转速、加速度和动态拉压力传感器,借助美国国家仪器公司的数据采集和实时控制器,构建了发动机隔振模糊控制试验系统,并开展了怠速和常用工况条件下的发动机振动隔离控制试验研究.研究结果表明,与橡胶悬置相比,基于磁流变悬置的模糊控制系统,能够降低发动机动态激振力传递到支承,并且低转速条件下的振动隔离效果优于高转速条件下的.     

振动振荡压路机激振转换机构的改进

正振动振荡压路机在其钢轮激振机构内部设置了振动与振荡转换装置,当激振机构进行正、反向旋转方向切换时,该转换装置便可实现振动和振荡的切换,由此提高压路机综合使用性能。常规振动振荡压路机采用对称偏心轴式激振机构,虽然可实现2种功能的转换,但难以同时满足2种功能所需的最佳振动、振荡参数,导致其激振力偏弱或偏强,影响压路机发挥最大压实功效。基于此种缺陷,我们对常规振动振荡压路机激振转换机构进行了改进。     

机床动态性能试验的方法和数据处理(四)

(2)整机相对激振试验 它反映机床在动态切削力作用下的受迫振动的频率响应。 在工件(或模拟工件)与刀具(或模拟刀具)之间借助切削力或激振器施加大小相等,方向相反的激振力,并测量二者之间的相对振动。 a.试验方法见表9 b、试验系统 常用的相对激振试验系统有:简谐力相对激振试验系统、随机力相对激振试验系统、电脉冲力相对激振试验系统以及在线相对振动试验系统等。简谐力激振时,力和响应较稳定,其波形容易控制,但试验较费时间。采用随机力或电脉冲力激振,可显著地缩短试验的时间,但试验设备比较复杂。在线试验于机床切削工作时进行,试验…     

超声振动钻削系统中声振系统的试验研究

超声振动钻削中声振系统的共振是实现超声振动钻削的关键技术问题。为此参照等效质量原理对声振系统进行了激振试验,并对试验条件和试验方法进行了介绍。通过对变幅杆的修正,达到实现声振系统共振的目的。经过多次试验分析,证明该方法简单可行。     

悬臂式刚度自调谐吸振器动力学特性研究

根据轴力变化对悬臂式结构固有频率的改变规律，设计一种由压电材料驱动的刚度自调谐动力吸振器。首先，研究适用于这类吸振器的半主动控制方法，分别采用逐步寻优和遗传控制算法对吸振器固有振动频率进行实时调节；其次，结合实际受控系统进行动力学仿真分析；最后，在获得有效振动抑制的基础上进一步将吸振器应用于风洞测力模型的振动控制试验研究。试验结果表明：吸振器能够将风洞测力模型端部振动抑制效果提高至40dB以上，与其他类型的振动控制器相比具有更为优异的动力学性能。