GMA可控油膜轴承的静态试验研究

介绍了GMA可控油膜轴承试验台的结构和工作原理, 在调整好的试验台上,在不同载荷和转速下完成了GMA可控油膜轴承的定心试验.结果表明,通过改变GMA的控制电流或者磁场,该可控油膜轴承能够把不同工况下的转子的静平衡位置调整到同一位置,证明该轴承具有很高的位置精度和定心精度,克服了传统油膜轴承定心精度差的不足,可用于支承位置精度要求较高的场合.     

基于永磁偏置的油膜轴承专用GMA研究

对基于永磁偏置的适合油膜轴承激励控制的GMA进行理论和实验研究;对用于激励器的偏置永磁磁环进行了计算和设计定制：对不同的磁环分布结构形式引起对激励器性能的影响进行了研究。对比了不同偏置磁环下的GMA的动静态性能,验证了激励器偏置磁场强度设计的合理性,而分布式永磁磁环和集中磁环的合理综合,可以获得均匀的磁场分布从而获得性能优异的激励器。     

主动可控的径向油膜轴承研究综述

综述了常见的主动可控的油膜轴承,提出了基于超磁致伸缩材料的主动可控油膜轴承,并阐述了该轴承的工作原理,并指出可控减振油膜轴承仍需解决的问题及其研究方向.为实现可控减振油膜轴承的工业化应用,应开发适合于油膜轴承膜厚控制的执行器,建立油膜轴承-转子-执行器的动力学模型,提高可控油膜轴承的稳定性和可靠性,采用基于现代控制理论的各种控制算法,提出可控油膜轴承-转子-执行器系统的数字控制策略.     

应用于主动控制油膜轴承的超磁致伸缩驱动器的实验研究

针对传统油膜轴承位置精度低和稳定性差的问题,研究开发了应用于主动控制油膜轴承的超磁致伸缩驱动器.设计并搭建了试验台,实测了驱动器的静态性能和动态性能.实验结果显示超磁致伸缩驱动器在常态磁场强度下可以产生与油膜厚度同一数量级的位移输出和较宽的静态调节范围;在2 000 Hz的激励电压作用下有良好的频响特性.说明所研制的超磁致伸缩驱动器能够用来控制油膜轴承的间隙,满足油膜轴承所支承转子的减振频率需要.     

GMA止推油膜轴承瓦块均载调整试验研究

介绍了一种基于超磁致伸缩驱动器(GMA)的止推油膜轴承的结构和工作原理,搭建了GMA止推油膜轴承试验台,进行了止推油膜轴承的跑合试验、单瓦载荷调节试验以及手动和自动均载调节试验。该轴承以瓦块的温度作为反馈信号,改变GMA的伸长量可控制止推瓦块的油膜间隙,使同一止推轴承的不同瓦块承受载荷尽量均匀,能够防止止推轴承偏载现象发生,避免止推油膜轴承由于偏载引起的局部高温。试验结果表明,利用GMA调节止推轴承的油膜间隙、实现止推瓦块的均载方案是可行的。     

应力偶流体润滑轴承油膜压力和轴心轨迹计算

根据应力偶流体动态润滑轴承雷诺方程,运用数值计算方法研究应力偶参数对轴承润滑性能的影响。针对某柴油机轴承,分别计算采用牛顿流体和非牛顿应力偶流体润滑时的油膜压力分布和轴心轨迹。结果表明：与牛顿流体润滑相比,应力偶流体润滑时轴承的油膜压力增加,且随应力偶参数的增加,最大油膜压力出现在轴承角度增大的方向;2种润滑条件下,所计算得到的轴心轨迹形状类似,不同之处在于牛顿流体润滑时其轴心轨迹离轴承的中心比较远,而应力偶流体润滑条件下轴心轨迹随参数增加向其中心靠近且最小油膜厚度明显增大。研究表明,应力偶流体润滑与牛顿流体相比提高了油膜压力,改善了轴心轨迹,且应力偶参数越大应力偶效应越显著。     

GMA可控油膜轴承-转子系统不平衡响应的理论研究

论述了基于超磁致伸缩驱动器(GMA)的可控油膜轴承的工作原理,建立了该油膜轴承-弹性转子系统的数学模型,模拟了控制相位和增益改变对系统不平衡振动的影响.计算结果表明带有GMA的可控油膜轴承能够减小系统的工频振动和半频涡动,提高系统的稳定性.控制增益和相位差的改变对系统的工频振动结果影响较大,而且对同一个控制增益,存在一个最佳的相位差,使系统的不平衡振动最小.     

多缸内燃机曲轴轴承三维轴心轨迹的试验研究

以某四行程四缸内燃机为对象,在内燃机试验台架上进行多工况下的内燃机曲轴主轴承三维(即同时包括轴颈在轴承截面中的平面运动和轴线方向运动)轴心轨迹实际测量。轴颈在曲轴轴承中的位置采用电涡流传感器测量并通过后处理计算获得。结果表明,内燃机工作中,曲轴轴承轴颈存在沿轴线方向的运动;实际内燃机曲轴轴承的轴心轨迹为三维空间曲线;一个内燃机工作循环的曲轴轴承轴心轨迹曲线是不封闭曲线;曲轴轴承轴颈沿轴线方向存在较大的移动量,其数值大于轴承径向间隙;随内燃机转速和负荷增加,轴颈的轴向移动量增大;内燃机转速较低时,轴承轴颈的轴向运动在一个内燃机工作循环中的变化规律具有一定的周期性,变化周期数等于内燃机的气缸个数,而高转速情况下没有明显的变化规律性。     

GMA非线性振动系统混沌特性研究

针对超磁致伸缩驱动器非线性振动系统的混沌特性问题,对该系统的响应随激励频率、激励力参数变化进行了研究。在分析GMA工作原理的基础上,建立了GMA非线性振动系统的数学模型,给出了该系统的振动方程;利用Matlab软件进行了数值仿真分析,通过求解GMA非线性振动系统的响应随激励频率、激励力参数变化分岔图,确定了该系统产生混沌时激励频率、激励力参数的取值范围;采用4阶Runge-Kutta法绘制了GMA非线性振动系统的位移时间历程图、相图、Poincaré映射图、幅值谱图;使用ADAMS软件对位移时间历程曲线进行了实验仿真验证对比。研究结果表明:GMA非线性振动系统具有混沌特性;通过对该系统的混沌特性研究,得到的结论为该系统的混沌特性应用提供了理论依据和技术支持。     

基于重复控制的静压轴承-主轴系统非圆轴心轨迹成型技术研究

非圆轴心轨迹成型技术可用于异形曲面加工等特殊用途。为提高非圆轴心轨迹的成型精度,提出了可控静压轴承主轴系统的重复控制方法。可控静压轴承主轴系统是一个多变量耦合系统,模型复杂。为了便于控制器的设计,对系统原有线性参变模型进行了简化,建立了线性解耦模型。根据非圆轴心轨迹成型的特点,将重复控制器引入原PI控制系统,并根据稳定性准则,设计了重复控制器各参数,同时,为保证系统对非圆轨迹的跟踪精度,分析了增益参数对系统稳定性和性能之间的影响。最后建立了可控静压轴承主轴仿真与实验系统,并将重复控制与传统PI控制策略进行了对比。结果表明,该重复控制系统具有较强的鲁棒性且稳态误差更小,控制精度相较于PI控制系统有显著的提升。     

基于直接液体冷却的GMA温控方法研究

摘要：为了给超磁致伸缩执行器（GMA）提供恒温的工作环境以保证输出精度,针对传统间接冷却温控系统热效率较低的问题,基于直接液体冷却原理,提出了一种可应用于弯曲型微位移执行器的新型高热效率GMA温控方法,及提出了新型的卡盘式温控腔体结构。仿真结果表明,多层油道的直接冷却温控方法将磁致伸缩材料（GMM）的温升范围由传统间接冷却温控方式的±O．4℃～±0．5℃提升到±0．02℃之内,新的温控方法和热结构为GMM材料进一步的开发和应用研究提供了设计方向和依据。     

滑动轴承非线性动态油膜力的解析模型研究

分析了几种典型径向滑动轴承非线性动态油膜力解析模型之间的区别、联系及其相应的适用条件,提出了一种新的径向滑动轴承非线性动态油膜力解析模型。应用新模型和Capone模型,对200MW汽轮机低压轴承转子系统起停过程进行数值模拟分析。结果表明,提出的解析计算模型与其它模型相比,具有结构简单,物理概念清晰,实用性强的特点。该模型覆盖了其它几种解析模型给出的结果,因此具有更宽的适用范围。     

基于弹性支承的磁悬浮轴承转子系统振动控制

为寻找抑制磁悬浮轴承转子系统振动的有效方法,基于有限元分析软件ANSYS对转子系统附加外弹性支承前后的动态特性进行仿真对比分析,同时搭建磁悬浮轴承转子试验台进行试验验证。仿真及试验均表明,通过引入合适的外弹性支承结构,可以有效抑制系统振幅。     

基于流固耦合的滑动轴承非线性油膜动特性研究

针对采用传统静态滑动轴承动力特性系数分析转子从启动到稳定在平衡位置这段时间内瞬态响应的误差较大的问题,提出了采用有限变分法和Newmark-β法相结合的非线性油膜动特性动态分析方法。该方法首先采用有限变分法计算非线性油膜动力特性系数, 解决了采用有限差分法时多次迭代的时效问题,大大提高了计算效率;然后根据计算得到的非线性油膜动力特性系数,通过Newmark-β法分析转子系统的瞬态响应,用学科间迭代方法实现了非线性油膜动力特性系数与转子瞬态响应之间的流固耦合;最后以Jeffcott转子系统为例,对比研究了传统静态分析方法与动态分析方法。结果证明,采用动态分析方法得到的转子系统瞬态响应幅值更小,精度更高。     

柔性转子振动主动控制研究现状

对柔性转子系统动力学研究进行了回顾,综述了柔性转子主动振动闭环控制系统中作动器、控制器控制律设计研究的现状与进展,对柔性转子主动振动控制技术的发展趋势进行了展望。     

基于形状记忆合金的转子系统振动控制

利用反共振控制原理 ,提出了基于形状记忆合金 (Shape Memory Alloy— SMA)的转子系统振动的反共振控制策略 ,其主要思路是将 SMA弹簧并联形成转子轴承的支撑部分 ,并通过 SMA弹簧刚度变化改变转子轴承刚度 ,从而使转子处于反共振状态 ,达到振动控制的目的。最后通过数值仿真初步验证了方法的有效性     

转子振动主动控制的研究现状及存在问题

介绍转子振动主动控制的基本原理和特点。结合笔者的研究实践，分别从控制装置（执行机构）和控制策略（控制器）的角度，对转子振动主动控制技术的研究现状和存在问题作出评述，进而指出今后的发展趋势。     

超磁致伸缩驱动器频率相关的动态磁滞模型

考虑超磁致伸缩驱动器频率相关的涡流损耗和异常损耗,将Jiles-Atherton静态磁化强度模型扩展为动态磁化强度模型。基于动态磁化强度模型及驱动器结构动力学原理,建立驱动器的动态磁滞模型,并应用遗传算法辨识该模型的参数。试验结果表明,该模型能在较宽的频率范围内较好地描述驱动器的动态磁滞特性,对驱动器的性能估计和控制器设计具有重要指导意义。     

支点弹性、阻尼可倾瓦轴承动力特性数值仿真及试验研究

依据考虑瓦块摆动和沿几何预载荷方向微幅振动的可倾瓦轴承完全动力特性的解析模型及其对应的八参数简化动力模型,设计制备了支点弹性、阻尼特性可倾瓦轴承。该轴承通过在瓦块支点与轴承体之间设置弹性垫片,使瓦块支点支撑在弹性垫片上,弹性垫片与轴承体之间存在微小间隙并与轴颈润滑系统共享油路以实现局部挤压油膜效应。根据不同加工工艺,制备了两种形式的新型支点弹性、阻尼轴承,并通过理论计算模拟与试验分析对两种新型轴承的动力特性进行研究。结果表明,支点弹性、阻尼可倾瓦轴承能够增大转子的一临界阻尼,有效提高转子系统稳定性。