非线性磁悬浮转子系统的不平衡响应分析

考虑漏磁及磁饱和等非线性因素对磁悬浮轴承支承特性的影响,建立非线性磁悬浮转子系统动力学模型,分析运行参数和控制参数对系统不平衡响应的影响,结果表明:负载较大时,非线性磁悬浮转子系统不平衡响应更复杂;相同转速范围内非线性磁悬浮转子系统更易失稳;比例系数较大和微分系数较小会使非线性磁悬浮转子系统振幅增大,不平衡响应明显.     

路面随机激励下车载盘状磁悬浮转子振动的研究

以盘状磁悬浮实验装置为研究对象,采用傅里叶反变换生成路面随机激励,并利用ADAMS软件建立车载盘状磁悬浮转子振动系统模型,对路面随机激励下车载盘状磁悬浮转子振动进行了仿真研究。得出了路面不平度等级变化、汽车悬架刚度变化、盘状磁悬浮转子电磁力等效刚度变化对车载盘状磁悬浮转子振动特性的影响。     

基于冲击响应的磁悬浮轴承刚度阻尼仿真辨识

轴承的支承特性直接影响着旋转机械的工作效率、可靠性和寿命,磁悬浮轴承的动态特性对整个磁悬浮转子系统起着极其重要的作用。通过辨识冲击载荷引起的瞬态响应可以识别出磁悬浮轴承的刚度和阻尼。介绍基于冲击响应辨识的基本原理,并对五自由度磁悬浮轴承-转子系统进行仿真辨识研究,将识别的系统刚度和阻尼参数与初始赋予的参数值对比,识别效果较好,证明了该识别理论的可行性。     

基础振动下磁悬浮转子动力学特性的实验研究

通过给车载磁悬浮转子系统加载正弦激励和随机激励来模拟不同运行工况下的动力学特性,分析实验数据,得出车载工况下磁悬浮转子在低频激励（7Hz）附近最不稳定。     

轴承座受冲击条件下转子系统碰摩动力学行为研究

针对基础受冲击激励的一转子-轴承系统,在线性和非线性范围内分别建立了其动力学模型和相应的微分方程组,其中考虑了碰摩的因素。运用数值计算的方法进行动力学响应求解,得到了时间历程响应。对响应结果进行分析后表明,碰摩对冲击响应的影响是有益的,表现在转子瞬态振动最大振幅减小,转子振动能量衰减加快;对冲击碰摩动力学模型进行线性化近似处理是不合适的;冲击不会改变稳定碰摩运动形式;冲击激励持续时间对响应的影响十分明显,且当冲击激励频率接近或等于转子固有频率和涡动频率时响应较大。     

某燃气轮机高压转子—涡轮抗冲击性能研究

燃气轮机高压转子—涡轮受到冲击载荷作用时,可能会导致燃气轮机的破坏。采用Hy-perMesh对某燃气轮机高压转子—涡轮进行有限元建模,并设置了边界条件,利用三角形变化历程分别从垂向和水平方向作为冲击载荷输入,对高压转子—涡轮进行冲击动响应计算和分析,结果表明高压转子—涡轮对加速度冲击载荷的动态响应特性与冲击载荷的峰值、加载方向有关,动叶片部位是高压转子—涡轮结构抗冲击的危险区域。所得结论对燃气轮机抗冲击方面的研究具有一定的参考价值。     

高速列车传动系统动态特性分析

以国内现有高速车型为研究对象,综合考虑驱动系统齿轮传动刚度时变特性,实际列车牵引特性和基本阻力特性,通过建立高速列车三维动车动力学模型开展高速列车传动系统与车辆动力学相互作用的研究。齿轮啮合刚度时变特性使得齿轮传动内部产生激励,在刚度激励和啮入冲击激励作用下轮对垂向振动响应较大,但不影响轮对其它运动形态;由于轮轨接触的负斜率特性,仿真分析了轮对出现失稳振动后传动系统的响应,发现相对轮对旋转振动而言轮对纵向振动对列车驱动系统的影响更大,但这两种振动形态往往通过轮轨切向力耦合在一起。     

主动磁悬浮电主轴最佳切削速度区间研究

为研究主动磁悬浮电主轴在不同速度区间内的振型和振幅对工件加工精度的影响过程和机理,基于转子动力学、电磁学和金属切削理论,采用有限元法对"磁悬浮轴承-主轴"系统在切削过程中的一系列物理现象进行理论分析和定量解释。结果表明:系统振型是影响系统运行品质及加工质量的重要因素;主轴的最佳切削速度由主轴的振型、工件形位精度及系统在负载激励下的动态响应共同决定;工件的实际形位精度由系统在负载激励下的最大单向振动响应幅值决定。     

磁悬浮转子系统耦合特性测试方法及测试台的设计

磁悬浮转子系统中，根据磁力轴承工作原理，径向磁力轴承内存在力耦合、磁耦合；径向磁力轴承之间存在力耦合、力矩耦合。这些耦合现象对磁悬浮转子系统的结构设计、系统建模和控制系统的设计都有影响。在对磁悬浮转子系统耦合特性研究的基础上，提出了磁悬浮转子系统耦合特性测试的实验方法。并且提出了相应测试实验台的设计方案。     

磁悬浮转子系统中涡流传感器的工作特性研究

根据涡流位移传感器的工作原理及其在磁悬浮转子系统中的应用,介绍磁悬浮转子的工作环境以及对传感器的影响,分析涡流传感器在变化磁场环境下的误差来源以及表现形式,设计实验并测试了涡流传感器在变化磁场环境中的工作特性。实验结果表明:磁力轴承的变化磁场以及磁滞特性也是影响涡流传感器测量精度的一个重要原因,磁悬浮转子检测系统需要考虑磁场环境对测量精度的影响,对进一步提高磁悬浮转子的控制精度具有重要的参考价值。     

变支承磁悬浮转子超临界运行仿真研究

针对工业中转子系统在跨越一阶临界转速时,振动幅度过大及失稳的问题,通过对转子系统平稳跨越一阶临界转速方法的归纳和研究,提出了一种基于主动控制下的磁悬浮轴承—转子系统变支承跨越一阶临界转速的方法。首先建立了主动控制下的变支承磁悬浮转子系统数学模型,并分析了两支承转子系统和三支承转子系统跨越一阶临界转速时的响应特性;然后利用ADAMS和Matlab联合仿真了主动控制下的变支承磁悬浮转子系统跨越一阶临界转速时的振动特性。仿真研究结果表明:变支承磁悬浮转子系统在超临界运行时具有良好的减振效果,与传统两支承转子系统相比,其最大振幅减小了52.6%。     

基于ANSYS／Rotordynamics的磁悬浮柔性转子运动特性研究

用ANSYS／Rotordynamics分析软样建立了磁悬浮柔性转子的有限元模型;对转子的运动特性——临界转速、模态轨迹和振型进行了系统的计算和理论分析;研究了磁悬浮柔性转子模态轨迹的特性以及对位移测试信号的影响;同时,为同类磁悬浮柔性转子的悬浮控制提供理论参考。     

小轴向尺寸磁悬浮转子系统机械耦合的研究

分析了小轴向尺寸磁悬浮转子系统的机械耦合问题。导出了磁悬浮转子系统在三维空间的机械耦的计算方法，给出了各参数在小轴向尺寸情况下对机械耦合的影响曲线。在此基础上，探讨了小轴向尺寸磁悬浮转子系统中传感器的布置及测量方式对机械耦合的影响。得出磁悬浮转子系统的机械耦合是由系统的机械结构特性导致的，传感器的个数及其空间安置位置对机械耦合有影响等结论。     

基于ANSYS/Rofordynamics的磁悬浮柔性转子运动特性研究

用ANSYS/Rotordynamic8分析软件建立了磁悬浮柔性转子的有限元模型;对转子的运动特性--临界转速、模态轨迹和振型进行了系统的计算和理论分析;研究了磁悬浮柔性转子模态轨迹的特性以及对位移测试信号的影响;同时,为同类磁悬浮柔性转子的悬浮控制提供理论参考.     

机车转子系统的非线性动力学分析

随着机车速度的提高,对其运行安全和稳定性提出更高要求。为研究机车轮对转子系统的动力学特性,在考虑弹性支撑、齿轮时变刚度等复合非线性因素影响下,基于哈密尔顿最小势能原理建立非线性连续-质量转子系统的动力学模型。在此基础上,对系统进行无量纲化,求解系统振形函数及固有振动频率。利用多尺度法求取非线性转子系统的渐进解,分析系统支撑刚度、阻尼及其齿轮时变刚度参数作用下,转子的主共振稳态幅频响应。研究表明:复杂边界条件下,齿轮的位置将直接影响模态幅值。轮轨激励的变化,对系统低频幅值影响较大、高频较小。轮轨激励达到临界值时,系统出现饱和共振,其后轮轨激励的变化,将不再影响系统的幅值。齿轮冲击刚度增加,转子系统位移显著增大。研究结果为机车轮对转子系统的动态特性分析和故障诊断奠定了一定的基础。     

磁力轴承-转子-基础系统的耦合动力学分析

研究了基础运动对磁力轴承转子系统动力学特性的影响,结合转子运动方程和系统控制器的电学微分方程,分析了陀螺效应、传感器与磁轴承非共点安装对系统动力学性能的影响,建立了磁悬浮轴承-转子-基础系统的机电耦合动力学模型,应用所建模型对5自由度磁悬浮转子系统进行了动力学性能分析。结果表明,基础的支承刚度对转子的摆动频率及临界转速影响显著,该模型适用于5自由度磁悬浮轴承-转子-基础系统的动力学性能研究。     

考虑易损件的发动机斜支承减振系统冲击特性研究

以考虑易损件的发动机斜支承减振系统为研究对象,建立了半正弦波脉冲激励下系统非线性动力学方程,利用龙格-库塔法对易损件冲击特性进行数值分析。以易损件加速度响应峰值与脉冲激励幅值之比为易损件在冲击作用下的响应指标,脉冲激励时间、系统频率比作为变量,构建了易损件的三维冲击响应谱。讨论了脉冲激励幅值、系统支承角以及系统质量比等对冲击响应谱的影响规律。研究表明,脉冲激励幅值、系统支撑角、系统频率比等对易损件冲击响应峰值影响显著,增加系统频率比可使易损件加速度响应峰值明显降低,低频率比条件下增大质量比可抑制易损件加速度响应峰值。研究结论可为发动机斜支承减振系统的设计提供理论依据。     

磁悬浮铣削电主轴转子-刀具变质量不平衡系统动态特性研究

针对磁悬浮铣削电主轴在切削过程中因切屑进入刀具容屑槽中而导致“刀具-主轴”系统质量变化,进而引起系统回转精度不稳定的问题,以变质量质点理论为依据建立“切屑-刀具-主轴”系统的变质量动力学模型。分析系统的不平衡质量变化时所引起的系统振动,进而导致磁悬浮轴承定/转子间气隙磁场不均所产生不平衡磁拉力,并利用等效磁路法建立不平衡磁拉力模型。利用Riccati传递矩阵法求解磁悬浮铣削电主轴转子-刀具系统的稳态动力学模型,得到系统的模态参数和初始偏心质量影响下的不平衡响应。考虑铣削力、变质量力、切屑质量不平衡离心力和不平衡磁拉力等因素,采用Newmark-β算法求解磁悬浮铣削电主轴转子-刀具变质量系统的瞬态动力学模型。对系统从起动到切削过程的动态响应进行仿真分析,结果表明,质量不平衡是影响磁悬浮铣削电主轴转子-刀具系统稳态响应的主要因素;在切削过程中,变质量力是影响系统瞬态响应的主要因素;不平衡磁拉力对系统响应的影响与系统的稳定性成负相关与系统的振幅成正相关。     

磁悬浮飞轮陀螺力学与控制原理

通过对磁悬浮飞轮陀螺力学进行研究,并分析电磁力对转子章动、进动特性的影响,将磁轴承电磁力对飞轮转子的作用分成四种基本支承成分,分别讨论它们对转子章动与进动稳定性的不同影响.控制器可通过调整四种基本成分在总的电磁力中的比重,改变转子章动、进动的阻尼特性,实现转子的高速稳定运行.基于这些分析,总结出磁悬浮飞轮控制器设计的基本原则.该原则为高速下磁悬浮飞轮转子系统控制器的设计指明方向.     

高速滚动轴承-双转子主轴系统离散建模动力学数值仿真分析

在轴承动力学和转子动力学基础上,对航空发动机双转子-轴承系统的动力学特性进行研究.根据Timoshenko梁-轴理论,建立了双转子系统有限元离散化模型,并用数值方法对其求解,研究表明:(1)由于系统非线性特性的影响,系统在多频耦合激励下响应出现激励频率的倍频率及组合频率,系统振动响应异常复杂;(2)中介滚子轴承的径向游隙变化对系统响应有一定的影响,对支撑轴承处的响应影响较小,较小的游隙可使中介轴承和转子系统中心处的响应位移降低,从而使系统趋于稳定;(3)适当增加支撑轴承滚动体个数使支承轴承和转子中心处的响应降低,系统稳定性也增加;(4)采用实验验证分析可知:仿真计算值与实验值变化趋势基本一致,存在一定的误差(误差约有15.6％).分析结果为定量和定性分析该双转子的稳定性提供了参考依据.