液压限位隔离系统冲击响应特性研究

为提高舰载设备的抗冲击性能,改善传统限位器产生的二次冲击问题,提出采用液压限位器代替传统橡胶限位器方法.首先建立基于AMESim的液压限位隔离系统计算模型,分析了阻尼孔孔径对隔离系统冲击响应的影响,然后对比分析了液压限位和橡胶隔离系统的冲击响应特性,最后通过冲击试验加以验证.研究结果表明:对于任一额定负载下的液压缓冲器,都存在一个最优阻尼孔孔径,使隔离系统获得最佳隔冲效果;与橡胶限位隔离系统相比,在相对位移响应一致的条件下,不仅加速度响应峰值降低了65％以上,而且保证了加速度隔冲率在45％以上,有效改善了二次冲击带来的危害,大幅提高了舰载设备的抗冲击性能.     

带限位隔离系统的限位过程分析

为提高舰载设备抵抗水下非接触爆炸冲击的能力,重要设备普遍采用弹性安装方式即设备与船体之间布置隔离器.为限制设备的过大位移,通常在隔振装置中使用限位器.以单自由度单层隔振系统为研究对象,借助于ANSYS软件建立该系统的有限元模型,应用有限元分析方法,分别对有、无限位器的隔振系统,在冲击载荷作用下的时域响应特性进行数值仿真计算.计算得出隔振系统在冲击载荷作用下的时域响应曲线及限位器受载荷情况,进一步分析得出使用限位器可以提高舰艇设备抗冲击性能的结论,可用于提高舰艇设备的可靠性设计.     

一种新型限位器的强冲击响应分析

为降低隔离器与传统限位器配合时的二次冲击响应,本文利用准零刚度理论,设计一种基于准零刚度的新型限位器,根据所推导的限位器力-位移关系公式,建立了含有准零刚度限位装置的抗冲隔振系统数学模型,分析了限位器参数(阻尼比、安装间隙)对冲击响应的影响。结果表明,在间隙一定的条件下,准零刚度限位隔冲系统存在最佳阻尼比和最优阻尼比,使系统响应最佳。研究结论为准零刚度限位装置的设计和应用提供了一定的参考。     

多杆隔冲装置动力学特性分析

为提高舰载设备服役期间的抗冲击性能,须在舰船和舰载设备之间安装隔冲装置。首先,以多杆并联构成的隔冲装置为研究对象,基于坐标变换矩阵,根据螺旋理论和多维隔冲的基本原理建立多杆隔冲装置动力学模型;其次,应用正则模态矩阵变换思想求解动力学方程,获得多杆隔冲装置自由响应和受迫响应解析解,并与机械系统动力学自动分析（automatic dynamic analysis of mechanical systems,简称ADAMS）的仿真响应结果进行对比;最后,对多杆隔冲装置进行落锤式冲击试验。结果表明：多杆隔冲装置能够有效隔离标准规范下的强冲击载荷,横向、纵向冲击隔离率达到97.79%,垂向冲击隔离率达到95.34%;仿真与理论结果契合度高,理论模型具有有效性;试验与仿真响应差值在3%左右,冲击隔离率随冲击载荷的提高呈增大趋势,装置在强冲击环境下仍具有良好的抗冲击能力。该结果可为多杆隔冲装置隔离舰载设备冲击载荷提供理论参考和数据基础。     

永磁推进电机双层隔离系统冲击响应谱分析

永磁推进电机作为潜艇推进系统的核心设备必须具有抗水下非接触爆炸冲击的能力。为比较分析不同安装方式对永磁推进电机抗冲击性能的影响。首先计算了永磁推进电机在刚性安装、单层隔离器弹性安装、双层隔离器弹性安装等工况下在时域中的加速度响应。然后按照Smallwood算法将电机的加速度响应转化为冲击响应谱。接下来比对分析以上几种安装工况下的冲击响应谱,发现:双层隔离系统的抗冲击效果好于单层隔离系统;低频布置在下层的双层隔离系统相对于高频布置在下层的双层隔离系统更有利于提高推进电机和筏架的抗冲击能力;应用双层隔离系统还需要考虑并限制电机和筏架局部最小固有频率。该研究对永磁推进电机以及其它舰船设备隔离系统的设计和选用具有一定的参考价值。     

新型双波冲击试验机的机理分析与动态特性研究

为模拟现场水下爆炸冲击环境,对舰载设备进行抗冲击能力考核,以满足最新抗冲击标准的要求,同时提高传统冲击试验机的最大试验载荷,文章提出一种新型的冲击试验设备-双波冲击试验机,它能够产生正负加速度脉冲对设备进行冲击试验.文章对冲击机的能量转化和能量耗散的实现机理进行了详细地介绍与分析,并建立了非线性动力学模型.仿真结果表明,该试验机能够模拟BV043/85规范要求的正负加速度脉冲和冲击响应谱,并为实际建造重型冲击试验机系统提供理论依据和设计参考.     

带限位器浮筏系统冲击响应的伪力法研究

引入一种新的方法——伪力法来计算带限位器非线性浮筏隔振系统的冲击响应。通过一种非线性分解,将非线性弹性力分解成一个线性力和一剩余非线性伪力,并实例计算分析了限位器刚度和间隙等因素对冲击响应的影响,为设计抗冲击浮筏隔振系统提供了有价值的依据。     

半主动控制浮筏隔振系统抗冲击特性的试验研究

针对水下舰艇内部设备的抗冲击问题,对安装开关可控阻尼器的半主动控制浮筏隔振系统的抗冲击特性进行了试验研究,搭建了半主动控制浮筏隔振系统的试验装置,在试验装置的基础上施加冲击激励,测试可控阻尼器分别处于高、低阻尼状态下的基础和机组的加速度响应,并通过对比分析了可控阻尼器处于不同阻尼状态时,半主动控制浮筏隔振系统抗冲击特性的差异。试验结果表明:半主动控制浮筏隔振系统具有良好的抗冲击特性;可控阻尼器处于低阻尼状态时,机组加速度响应的最大峰值较小;可控阻尼器处于高阻尼状态时,机组加速度响应的衰减较快;通过改变可控阻尼器的阻尼状态,可以进一步优化其抗冲击特性。     

综放工作面液压支架优化研究

液压支架在综采工作面中起着关键的支撑作用，重点研究了液压支架抗冲击方面的优化问题，分析了仿真支架模型的冲击响应特性，并通过冲击试验揭示在冲击载荷作用下的动力学行为，得出液压支架的抗冲击性能优化性能取决于初始支撑条件，不同垂直刚度影响系统的能量分配。     

被动式Stewart隔冲平台的刚度特性

建立了Stewart隔冲平台的运动微分方程,分析了隔冲平台3个方向的动态刚度特性,讨论了刚度大小对平台抗冲击性能的影响,对隔冲平台进行了落锤式冲击试验,并与仿真结果进行了对比。研究结果表明:被动式Stewart隔冲平台的三向动态刚度近似呈线性;隔冲平台的横向冲击隔离率大于纵向冲击隔离率,纵向冲击隔离率大于垂向冲击隔离率;试验所得的冲击隔离率达到86.39%以上。研究成果可为Stewart隔冲平台在船舶设备抗冲击中的实际应用提供理论和试验依据。     

车载光电设备主动隔振平台支撑结构设计及模糊PID控制

光电跟瞄设备在车载平台上将会受到多自由度的复合振动,系统视轴的成像质量将受到很大的影响,严重时设备零部件的配合间隙将会松动甚至零部件损坏。针对某型光电跟瞄设备设计了二级主动隔振支撑平台及主动控制算法。隔振平台采用重心支撑方式,以较大程度地减小对视轴影响较大的耦合角振动,同时在安装架上设计了大阻尼的防冲橡胶垫,与两级减振装置共同作用起到保护和稳定设备的作用。针对角振动问题,以设备平台各支撑点及重心的位移及速度作为反馈信号,采用模糊PID控制算法,设计了隔振平台的控制方案并进行了控制程序的编写。在ADAMS中建立了系统的虚拟样机,对机械系统和控制系统进行了联合仿真。仿真结果表明,二级主动隔振平台在一定的路况下具有较好的隔振防冲性能,能够起到保护设备及稳定视轴的作用。     

壁挂式机载设备减振系统设计与分析

针对壁挂式机载设备减振系统因刚度耦合难以准确设计的问题,基于有限元分析法,结合振动学理论,利用Ansys Workbench软件,进行减振系统在螺旋桨飞机平台环境下的随机振动仿真,得出受X、Y、Z三向振动时选取不同型号橡胶减振器的动态响应特性.基于控制变量法,讨论挂架与设备上2个位置的减振性能,分析壁挂式减振系统响应特性的影响因素,得出最优结果,完成减振器选型,为后期壁挂式机载设备的减振系统设计提供参考.     

基于电磁作动的冲击振动主动控制技术

针对恶劣的振动冲击环境,提出一种基于电磁作动的冲击振动主动控制技术,并研制了一套电磁执行装置。对实验样机的数值份真和试验结果表明,系统可以兼顾振动与冲击控制,具有无谐振峰和较宽的频率响应范围、较大的位移响应范围和较为理想的隔振率的优点。     

微纳型空间相机被动式隔振系统设计

为了改善某型号微纳型空间相机在发射阶段的振动环境并避免相机发生破坏,针对微纳型空间相机的任务需求设计了一种被动式隔振系统.首先,对相机隔振系统进行了建模,研究了隔振系统的响应特性.然后,通过对隔振系统振动的耦合模型进行分析计算,实现了振动解耦并与传统分布形式进行了对比分析.根据相机结构参数和隔振系统模型,对被动式隔振器...     

基于无量纲分析的磁流变隔振器阻尼参数优化

针对被动隔振器件不能自适应调整自身参数以及大型工程隔振项目实物研究成本高且难以实现的缺点,提出了采用无量纲的磁流变隔振器阻尼参数优化的方法。从无量纲的角度对隔振系统进行优化建模。在降低力传递率的同时,兼顾振动位移和加速度,根据隔振系统的动态响应特性对多目标问题进行全局寻优,求得磁流变隔振器的最佳阻尼及其驱动电流。对多频多振幅激励作用下的磁流变隔振器进行阻尼优化仿真,结果表明,优化后的振动加速度有效值减少31.41%,传递到地基上的力有效值减少58.75%。根据无量纲相似理论搭建小尺度台架进行试验,试验表明阻尼参数优化后的振动加速度和传递到地基上的力均得到明显降低。通过仿真和台架试验的相互验证表明了无量纲化参数优化方法的有效性和可行性。     

周期性机械振动主动控制算法

为提高周期性机械装置的隔振性能,减少其对底座(或地面)及周围环境的影响,采用由弹性橡胶和压电堆作动器组成的主动悬置(active control mount, ACM).针对压电堆作动器输出位移较小的情况,设计液压位移放大机构.通过对压电作动器和橡胶主簧性能的分析,建立由主动悬置构成的隔振系统的力学模型.周期性机械振动系统,其周期振动信号可用作控制同步信号,因此控制系统采用基于同步滤波-X LMS(least mean square)算法的自适应控制策略,传递到机座的残余力作为误差信号,实现对周期性机械振动系统的主动控制.计算机仿真实验结果表明,采用这种主动悬置和同步滤波-X LMS算法的主动控制系统,相对于采用普通橡胶悬置的被动系统,明显减少了对底座的力传递,减振效果明显.     

立井提升机过卷液压缓冲系统研究

完善了立井提升机过卷液压缓冲系统,利用AMESim建立了插装式溢流阀HCD模型及系统仿真模型,验证了插装式溢流阀仿真模型与实际阀性能的一致性,分析了不同插装式溢流阀开启压力下系统的性能,确定了插装式溢流阀开启压力为30 MPa,给出了插装式溢流阀开启压力为30 MPa下提升容器缓冲位移曲线、缓冲油缸上下腔压力变化曲线、上下腔蓄能器的容积压力变化曲线及插装式溢流阀流量曲线,结果表明,通过设置上下腔蓄能器吸收了缓冲的液压冲击,并降低了提升容器的回落距离。当插装式溢流阀开启压力为30 MPa时,缓冲位移为1.26 m,缓冲时间为3.5 s,最大回落距离为0.3 m。     

Optimization of secondary suspension of piecewise linear vibration isolation systems

A comprehensive optimal design solution is presented for piecewise-linear vibration isolation systems. First, primary suspension optimum parameters are established, followed by an investigation of jump-avoidance conditions for the secondary suspension. Within the no-jump zones, an optimal design solution is then obtained for the secondary system and overall results are discussed.Averaging method is employed to obtain an implicit function for frequency response of a bilinear system under steady-state conditions. This function is examined for jump-avoidance and a condition is derived which when met ensures that the undesirable phenomenon of ‘jump’ does not occur and the system response is functional and unique. Optimal stiffness and damping parameters for the primary suspension are extracted from a recently established work for passive linear vibration systems. For each point of the primary suspension optimal curve, jump-free zones are identified. Iterating this process, a boundary surface between no-jump (unique response) and jump (multiple-response) areas is established. Keeping optimal parameters for the primary suspension system fixed, the secondary suspension stiffness and damping parameters are varied inside the no-jump zones to explore optimum solutions for the secondary.The root mean square (RMS) of the absolute acceleration is minimized against the RMS of the relative displacement (η). It is observed that there is a certain band of parameters defined by primary damping, within which a valid frequency response can be obtained. An optimum numerical solution is sought within this band of parameters. Optimal solution curves are achieved for the secondary suspension. These can be used in conjunction with the optimal curve for the primary suspension to select design parameter values for the best possible vibration isolation performance in a given application.     

振动仿真分析网络交换设备加固设计

对网络交换设备进行了二次加固减振设计,同时利用ANSYS仿真分析对产品进行减振辅助设计,以缩短产品开发周期,降低设计成本。通过对网络交换设备进行合理简化,建立了其有限元网格模型。利用ANSYS对网络交换设备进行振动冲击有限元计算,分别获取了网络交换模块印制板在冲击振动下的应力及位移响应曲线。通过ANSYS有限元分析的后处理功能,得到隔振器的最大伸长量以及各部件最大位移量和最大等效应力值。结果表明,隔振器的伸长量在额定范围之内,设备结构的最大等效应力与材料的屈服强度还相差甚远,结构没有产生塑性变形,验证了结构设计的合理性。为网络交换设备的抗振动冲击设计提供了一定的理论参考依据。     

液压减振器橡胶气带性能测试与分析

发泡橡胶具有较好的耐热老化性、耐油性和耐压缩永久变形性能,在液压减振器储油腔中采用发泡橡胶气带替代气腔,是解决减振器气穴现象和油液乳化现象的有效方法。发泡橡胶特性对减振器阻尼作用有很大的影响,通过发泡橡胶在液压油内压缩实验,用回归分析方法得到其压力-体积变化规律,进一步利用 AMESim软件完成对采用橡胶气带减振器的仿真分析。减振器测试结果表明,发泡橡胶的压力-体积变化规律较好的反映了气带在减振器中的工作情况,对液压减振器用发泡橡胶气带的设计有一定的指导意义。