弹性体基础变形下的岸桥车梁耦合振动

为了研究弹性体基础变形下的岸桥高速小车轮轨耦合振动的问题,岸桥面对大型集装箱船进行装卸作业,其结构高耸庞大,前大梁横跨于集装箱船上方,具有的大跨度梁结构特点,起重小车在岸桥大梁的弹性体轨道高速往复运行,小车车轮与岸桥的大梁轨道发生轮轨接触,从而使得小车结构与岸桥结构产生耦合振动。根据小车-岸桥轨道耦合的动力学理论,建立岸桥的小车-大梁轨道的数学模型,选择合适的数值积分方法进行模拟计算,从而获得了小车振动以及客观存在的大梁轨道变形对小车轮轨之间的影响。在试验研究基础上对仿真研究的成果进行验证,包括岸桥在装卸工作过程中的结构应变、加速度和变形等数据,将实验采集到的数据与数值模拟计算得到的数据进行对比验证,分析得到岸桥高速耦合振动的规律,给出提高小车速度的措施。本研究以岸桥大跨度弹性体悬臂梁为基础,建立了大跨度弹性基础梁的车梁耦合动力学模型,找出小车与轨道系统垂向动力参数,得到各参数对轮轨动力作用的影响规律。     

岸边集装箱起重机大梁偏斜矫正技术

针对沙特岸桥前大梁偏斜问题,分析了单箱梁单铰点岸桥前大梁发生偏斜的原因,对4种方案进行充分论证说明,详细阐述了单箱梁单铰点岸桥前大梁偏斜矫正技术,对此类问题的处理以及如何从源头控制前大梁偏斜问题的研究等方面具有重要的借鉴意义。     

集装箱起重机的脉动风场仿真及响应分析

基于准定常假定,采用谐波叠加法仿真集装箱起重机的脉动风场并对其进行脉动风载作用下的抖振响应分析。风场仿真结果表明,除自谱的低频误差较大外,风速样本的功率谱密度与目标值完全一致。岸桥前梁端点的位移响应谱表明,低频的脉动风载荷对岸桥的基频模态具有最强的激振效应,且紊流风作用下岸桥前梁端点顺风向抖振最大位移高达53mm,可能会激起梁上小车与轨道的耦合振动,影响梁上电动小车行驶安全性,而横向和竖向脉动风下的振动位移很小,可忽略不计。     

弹性支承干摩擦阻尼器减振实验研究

建立了弹性支承干摩擦阻尼器实验装置,验证了弹支干摩擦阻尼器的可行性和有效性。干摩擦阻尼器由弹性支承、两个摩片、弹簧以及固定支承组成。摩片之一固定在弹性支承的一端,另一摩片置于固定支承,通过弹簧压紧。摩片之间通过弹簧提供压紧力保持接触。弹性支承内有一轴承,支持转子的一端。干摩擦阻尼器工作方式如下,如果转子不振动,弹性支承静止,所以摩片之间没有相对位移,也就不产生摩擦;如果转子振动,弹性支承端面的摩片与固定支座上的摩片之间产生相对位移,这样两摩片之间的摩擦将为转子系统提供阻尼。实验结果证明干摩擦阻尼器可以明显地降低通过临界转速时的转子振动,它是一种用于转子系统的新型的有前途的阻尼器。     

带弹性支承的角接触球轴承动态特性分析

针对航空发动机中的轴承支承模型,在有限元分析和轴承动力学的基础上,采用修正的Craig-Bampton固定界面模态综合法,建立了弹性支承结构与刚性的轴承外圈、轴承座之间的耦合连接,开发了带弹性支承的角接触球轴承动力学分析模型,分析并讨论了不同工况下,弹性支承体对轴承振动特性的影响。结果表明:与刚性支承相比,弹性支承能够降低系统固有频率下的振动幅值。轴承在轴向力作用下,力较小时,增大支承体的刚度能够降低振动幅值,力较大时,采用适当刚度的弹性支承有利于减小振动幅值;轴承在径向力作用下,存在一个合理的弹性支承刚度,使径向振动幅值达到最小。     

弹性支承下三瓣波滚道圆柱滚子轴承振动特性研究

基于滚动轴承动力学理论,建立了弹性支承下三瓣波滚道圆柱滚子轴承动力学微分方程组,采用预估-校正变步长积分算法对其进行求解,研究了弹性支承件的结构参数和轴承工况参数对三瓣波滚道圆柱滚子轴承径向振动的影响。结果表明:弹性支承件的沟槽数、梁厚及过渡角对该轴承径向振动的影响较为显著,而沟槽间隙对其径向振动的影响较小;在一定的载荷和转速范围内,弹性支承件可有效降低轴承的径向振动,选用沟槽数较少的弹性支承件可实现在较大转速和载荷范围内降低该轴承振动的目的;在定冲击载荷范围内,弹性支承能有效降低轴承振动。     

岸桥前大梁结构参数和运行参数的同步优化

对岸桥前大梁的结构参数和运行参数进行了同步优化。首先,建立前大梁系统简化力学模型,对比整机有限元模型与简化模型的有限元模型得到前3阶模态频率,验证了简化模型的有效性;其次,为了提高优化过程的计算效率,利用假设模态法及拉格朗日法得到简化模型的动力学方程;然后,以Runge-Kutta法计算得到简化模型的吊重摆角最大值、岸桥前大梁中点处的最大挠度及小车总运行时间为优化目标,采用多目标遗传算法对岸桥前大梁系统的结构参数及小车运行参数进行同步优化,得到Pareto解集;最后,根据系统性能的具体需求从解集中选择合理的解,指导岸桥前大梁系统的结构设计以及小车运行参数的设定,为岸桥防摇提供了一个新的思路。     

橡胶弹簧的设计计算

在弹性系统中,弹性支承除了金属弹簧外,还有橡胶弹簧。它除了具有良好的减振、隔音和缓冲效果外,还有①橡胶弹簧的形状和尺寸能自由选择,容易满足多向刚度和强度的要求;②有适当的阻尼,有利于越过共振区,能衰减高频振动和噪音;③其冲击刚度较动刚度、静刚度为高,有利于减少冲击变形。     

岸边集装箱起重机抗震计算分析

应用有限元软件ANSYS建立了岸边集装箱起重机（以下简称岸桥）三维计算模型,基于模态分析结果,以计及码头放大作用的设计反应谱作为输入,利用反应谱法对岸桥进行了抗震计算。计算结果表明,耦合模态的作用使纵向地震作用引起一定的垂向位移响应;在运行小车处于前大梁端部且吊有集装箱工况下,横向地震作用时,由于在岸桥响应中起主要作用的第7阶模态对应的固有频率接近横向地震反应谱峰值对应的频率,岸桥应力响应较大;但是,总的来讲岸桥在各向地震作用下的应力响应不是很大。     

基于轴桥柔性的100%低地板车动力学分析

为了研究独立旋转车轮转向架簧下轴桥的弹性特性对整车动力学性能的影响,以某型100%低地板车整车为研究对象,在建立其多刚体模型的基础上,考虑轴桥的振动弹性特性,进一步建立了3模块整车刚柔耦合动力学模型。在轨道随机不平顺激扰下开展整车动力学性能对比分析,发现刚柔耦合模型较多刚体模型轮轴横向力和脱轨系数升高,轮轨垂向力和轮重减载率降低。轴桥振动响应的计算结果表明,刚柔耦合模型的轴桥横向振动响应较多刚体模型幅值降低约15%;轴桥弹性特性分析结果显示,当轴桥结构垂向自振频率在15~25 Hz之间时,其模态振型会被轮轨动态作用激发,从而对整车动力学性能产生较大影响。在此研究基础上,开展了轴桥结构的轻量化设计,在保证整车动力学性能的约束条件和结构强度的前提下,优化了其几何截面并将其质量降低了约15%,在一定程度上为100%低地板车的轴桥设计提供了工程借鉴。     

叠层橡胶金属弹簧轴向刚度特性研究

针对一种动力充压容腔机构,采用仿真的方法对叠层橡胶金属复合弹簧的轴向刚度特性进行了研究。基于静力学分析的结果表明,叠层橡胶金属弹簧的轴向静刚度为2．010×105N／mm,在0．4 MPa内压的作用下应力最大值在弹簧的底部。动力学仿真分析得出了叠层橡胶金属弹簧在变形不大的情况下刚度值基本是一个定值的结论,并通过曲线拟合的方式求得叠层橡胶金属弹簧的轴向刚度为2．023×105 N／mm。最后用仿真计算结果与动态试验数据的对比结果证明,动态仿真结果与试验结果较为接近。     

橡胶垫参数及结构形式对高圆簧加橡胶垫的横向刚度的影响

高圆簧加橡胶垫这一结构具有较小的横向刚度,能显著改善机车车辆的动力学性能,并且能有效减小高圆簧所受的应力。但是高圆簧加橡胶垫这一结构的参数,会对其横向刚度值以及机车车辆的动力学性能产生很大的影响。通过将理论分析与具体的算例相结合分析了橡胶垫结构参数如橡胶垫硬度、橡胶垫的厚度、橡胶垫内径的大小对高圆簧加橡胶垫这一复合结构横向刚度的影响,在此基础上,还对橡胶垫以不同结构形式与高圆簧配合时高圆簧加橡胶垫的横向刚度进行了分析和对比,从而对高圆簧加橡胶垫这一结构的横向刚度特性进行了系统分析,为理论分析计算以及实际设计和选择应用高圆簧加橡胶垫这一结构提供了参考依据。     

Effects of Floating Ring Bearing Manufacturing Tolerance Clearances on the Dynamic Characteristics for Turbocharger

The inner and outer oil film dynamic characteristic coefficients of floating ring bearings(FRBs) change due to the manufacturing tolerance of the floating ring, journal and intermediate, which leads to...     

轴承间隙对轴承振动影响的理论模型与试验研究

传动设备在安装和运行过程中,都会存在轴承间隙问题,它是影响轴承使用性能的因素之一,因此对轴承间隙的研究具有重要的理论意义与工程价值。为了确定轴承内间隙对轴承振动的影响,从轴承振动的动力学特性入手,建立了2-DOF滚动轴承的理论模型。对测试的轴承,基于赫兹弹性接触理论分析滚动轴承动力学特性,轴承内圈平衡点的个数取决于轴承间隙的大小。当轴承间隙e<4.5μm时,有一个稳定的平衡点,而且在平衡点中心附近,轴承内圈存在周期振动;当轴承间隙e≥4.5μm时,随着轴承间隙和转速的不断增加,系统会产生混沌振动,发生混沌振动的区域也不断增多。同时,对?127滚动轴承的台架实验结果表明：在相同的阻尼参数、轴承尺寸和转速下,由实验数据得到的奇异吸引子的结果与通过求解运动方程结果接近,这种定性的结果不仅证实了轴承混沌行为的存在,而且验证了理论模型的可靠性。     

柔性间隙影响下涡旋压缩机主轴系统动力学特性研究

考虑到涡旋压缩机主轴系统的高速回转特性,将自由运动和接触变形两状态非连续接触模型应用于间隙运动副动力学建模。以某卧式涡旋压缩机为依据,在不同运动副间隙下构建基于ADAMS/View的主轴系统刚柔耦合模型。通过柔性接触条件下的动力学仿真计算,深入分析了主轴系统核心部件(如动涡盘、曲轴、十字滑环及轴承)的运行状态及承载情况。结果显示：在理想间隙(间隙为0)下,柔性曲轴质心轨迹为一带有波动的非标准圆,而在非理想状态下,曲柄销与滚针轴承存在多处接触碰撞;当轴承内部存在间隙时,Z方向上的支反力更为连续和集中,且其波动幅度随着间隙增大而减小;间隙为0.01 mm时对于动涡盘加速度影响较大,不利于容积腔形成和气体压缩,而选择0.03 mm或0.05 mm间隙值时,可避免轴承系统发生应力集中和疲劳破坏,同时有助于轴承系统维护和十字滑环防自转。     

含间隙曲柄滑块机构运动副动态磨损研究

含间隙曲柄滑块机构中运动副的润滑情况不同于滑动轴承,其相对速度不足以形成动压润滑而处于边界润滑状态下.为了分析此状态下的动态磨损问题,考虑到含间隙运动副边界润滑时轴套的切向弹性变形和切向阻尼,结合考虑间隙运动副碰撞接触的非线性弹簧阻尼模型,提出边界润滑条件下的间隙副接触力模型,进而在此基础上推导出间隙副的动态磨损模型,并对含间隙曲柄滑块机构的运动副动态磨损进行数值分析.计算结果表明副元素间呈现出连续弹性变形现象,在连续变形接触处,动态磨损量较大使磨损加剧,并出现非均匀磨损.     

车用增压器浮动轴承外间隙的试验

介绍了检验车用增压器动态特性的方法、测试系统、试验结果与分析。辨识了转子振动信号谱图中各个主要成分的物理意义，发现了浮动轴承的动态特性，即特频及其变化规律，确认了浮动轴承外间隙对转子振动有很大的附加影响。根据特频与基频对照，选择不同外间隙的浮动轴承进行试验，找出了降低浮动轴承外间隙对转子振动附加影响的途径。     

Dynamics of a four-bar mechanism with clearance and springs - Modeling and experimental analysis

This paper presents a study of the dynamic behavior of a planar four-bar mechanism with clearance. A spring was added to improve the dynamic response of the mechanism with clearance. Simulations and experimental tests were carried out to show the improvement of the dynamic behavior using this simple yet effective solution. The simulation was performed under MATLAB and ADAMS. An experimental set-up was designed and built to achieve the experimental validations. The presented results show that the added spring improved the dynamic behavior of the mechanism by keeping a continuous contact between the journal and the sleeve despite the presence of the clearance. The effect of the spring on the input torque was also investigated. It is shown that the spring increases the maximum value of the torque. Optimization was performed to determine the best parameters of the spring that reduce the effect of the clearance while minimizing the increase of the input torque. The optimized system was tested at different speeds to show the effect of the speed on the dynamic behavior of the optimized system.     

Effects of semi-floating ring bearing outer clearance on the subsynchronous oscillation of turbocharger rotor

Semi-floating ring bearing(SFRB) is developed to control the vibration of turbocharger rotor. The outer clearance of SFRB affects the magnitude and frequency of nonlinear whirl motion, which is significant for the design of turbocharger. In order to explore the effects of outer clearance, a transient finite element analysis program for rotor and oil film bearing is built and validated by a published experimental case. The nonlinear dynamic behaviors of rotor-SFRB system are simulated. According to the simulation results,two representative subsynchronous oscillations excited by the two bearings respectively are discovered. As the outer clearance of SFRB increases from 24 μm to 60 μm, the low-frequency subsynchronous oscillation experiences three steps, including a strong start, a gradual recession and a combination with the other one. At the same time, the high-frequency subsynchronous oscillation starts to appear gradually, then strengthens, and finally combines. If gravity and unbalance are neglected, the combination will start starts from high rotor speed and extents to low rotor speed, just like a "zipper". It is found from the quantitative analysis that when the outer clearance increases, the vibration amplitude experiences large value firstly, then reduction, and suddenly increasing after combination. A useful design principle of SFRB outer clearance for minimum vibration amplitude is proposed: the outer clearance value should be chosen to keep the frequency of two subsynchronous oscillations clearly separated and their amplitudes close.     

两种载荷下掘进机截割头转子系统动力学分析

为了研究不同截齿载荷条件下（锐利截齿和磨钝截齿）掘进机截割头和悬臂系统的动力学特性，建立了掘进机截割头-转子-轴承系统的弯扭耦合非线性动力学模型。考虑截割头和转轴之间的花键啮合间隙、滚动轴承接触的非线性因素影响下，推导了掘进机截割头转子系统的动力学微分方程。然后对受到时变载荷下的截割头转子系统动态响应特性进行了分析:在锐利截齿条件下，截割头转子系统在低转速n∈［15，20］时处于混沌和拟周期运动状态，提高转速后系统处于周期运动状态;在截齿磨钝条件下，截割头转子系统的振动明显加剧，混沌运动范围增大，频率幅值波动明显。结果表明：在给定截割煤层硬度、切削厚度等前提下，随着截割转速的升高，系统由混沌运动向周期运动转变。动态分析结果为掘进机的减振和动态设计提供了理论依据。