组合转子拉杆螺栓蠕变松弛畸变相似机理研究

重型燃气轮机组合转子拉杆螺栓蠕变松弛试验时间非常漫长,过程极其复杂,不可能以原型尺寸进行试验。提出一种基于相似理论的不同尺寸组合转子拉杆螺栓蠕变松弛建模方法。建立完全相似缩尺模型,缩短试验周期;考虑工程实际中模化缩小模型存在尺寸畸变,在完全相似模型的基础上建立畸变相似缩尺模型,得出畸变相似预测系数来对畸变模型进行修正。实现通过畸变相似模型反演原型组合转子拉杆螺栓蠕变松弛引起的组合转子动力学性能变化规律的目的。     

齿轮系统的转子耦合型振动

在综合分析了有关文献［１，２，４］的基础上，介绍了齿轮系统转子耦合型振动的基本概念和分析模型．说明了由于齿轮副存在质量偏心，使齿轮一传动轴（转子）系统中会出现三种耦合了横向振动和扭转振动的惯性力，从而形成了齿轮系统转子耦合型振动的基本模型。讨论了耦合惯性力对齿轮系统振动的影响，从而说明，齿轮系统的转子耦合型振动应是齿轮系统动力学重要的研究内容．     

用分形接触理论研究拉杆转子轴承系统动力学模型

根据分形接触理论,建立了拉杆转子轮盘结合面弹性接触弯曲耦合模型和扭转耦合模型。在此基础上,采用集总参数法,建立了拉杆转子-轴承系统的动力学模型。通过锤击试验,测量了拉杆转子自由状态下的固有频率,验证了该模型的有效性。借助于数值仿真方法,研究了系统横向振动固有频率和扭转振动固有频率随结合面法向载荷的变化规律。研究发现:分形接触理论可以有效地解决拉杆转子轮盘接触表面间的弹性接触问题;结合面法向载荷增大时,系统固有频率同步增大;拉杆转子的固有频率小于相同结构尺寸的连续体转子的固有频率;法向载荷对高阶固有频率影响较大;对滑动轴承支承的拉杆转子轴承系统来说,拉杆转子预紧力对低阶横向振动和扭转振动固有频率影响相对较小。     

组合转子-轴承系统非线性振动相似律研究

针对重力对系统原型、模型滑动轴承处振动相似性影响的问题,采用量纲分析法推导了考虑重力影响的组合转子-轴承系统非线性振动相似律表达式。理论分析了考虑重力对缩比模型建立的限制,并提出补偿方案满足完全相似关系。在此基础上,考虑尺寸畸变的影响,采用优化理论推导了轮盘尺寸畸变相似关系。分别建立考虑重力影响和同时考虑重力和尺寸畸变影响的数值仿真模型对相似关系进行验证,并与未修正模型进行对比。结果表明,考虑重力影响和同时考虑重力和尺寸畸变影响建立的修正模型均能对原型轴承处振动响应及油膜涡动过程进行准确预测;而未修正模型的预测误差很大,不能指导非线性振动试验。     

径向电涡流阻尼器对柔性转子系统振动的控制

为了抑制转子系统的振动和研发高性能的转子系统振动主动控制执行元件,基于电涡流原理提出了一种新型的转子系统径向电涡流阻尼器,在一个带有双盘的柔性转子系统上详细地测量了不同磁场强度条件下径向电涡流阻尼器支撑的转子系统在非旋转状态下的传递函数、在恒定转速下的运动轨道以及在慢加速运行过程中的不平衡响应曲线,并进行了利用径向电涡流阻尼器对转子系统的振动进行分段和比例控制的有效性试验。结果表明了这种新型的径向电涡流阻尼器不仅具有结构简单、无需流体介质、无机械接触等特点,而且其动力特性还容易控制,在设计合理的条件下能够显著地减小转子系统的振动,是一种被动和主动兼备具有良好发展和应用前景的转子系统阻尼结构。     

微裂纹组合转子的尺寸效应研究

组合转子模化放大或缩小过程中,由于尺寸效应的存在,微裂纹扩展对不同尺寸组合转子动力学性能影响规律尚不明确。应用相似理论的量纲分析法简要介绍微裂纹扩展过程中存在的"尺寸效应",并以某重型燃气轮机组合转子原型及其2. 3倍缩尺模型和1. 3倍放大模型为研究对象,分析了初始微裂纹随组合转子尺寸同比例变化和不随组合转子尺寸变化两种情况下,组合转子固有频率漂移情况。结果表明:用简单的Paris公式分析因微裂纹扩展导致不同尺寸组合转子固有频率漂移时存在较大误差,其动力学性能变化和组合转子尺寸之间存在一定的相关性。     

大型高温风机振源分析与诊断

针对水泥生产企业常用的大型高温水泥磨风机存在振动大的现象，采用信号检测和故障诊断的方法，指出引起过大振动的主要原因是水泥在风机叶片上的结块形成的不平衡量。值得注意的是，风机自身所带的监测系统测量值不准，也会引起虚假的显示和造成不必要的停机。采取现场动平衡等减振措施后，使风机两端轴承的径向水平振动和径向竖直振动由原来的10．9mm／s和8．4mm／s下降到5mm／s以下。     

新型分段定子开关磁阻电机转矩增强和径向力减小的分析研究

开关磁阻电机由于结构简单和启动转矩大等优点应用于许多领域，然而与永磁电机相比，其表现出较低的密度转矩和较大的振动噪声。文中提出一种新型分段定子开关磁阻电机，并在每个定子块两侧增设永磁体，构成分段定子混合励磁开关磁阻电机。首先介绍了拓扑结构和原理，磁路等效法证明了永磁体对气隙磁通加强作用，同时通过有限元仿真得出永磁体对转矩密度的影响并得出优化永磁体厚度。其次建立外转子齿顶开槽模型分析径向力减小的原理，同时对不同槽口宽度和深度模型仿真分析，得到优化尺寸。最后仿真表明，分段定子混合励磁开关磁阻电机的平均转矩提高了34.2%,转矩脉动下降了19.3%,定转子重叠区间的径向力波降低了12.5%,有效降低了径向力，改善了振动噪声。     

转子径向碰摩非线性流固耦合动力学特性全自由度的动态分析

基于Jeffcott转子模型,用6自由度方法研究考虑涡轮非线性流固耦合力的转子径向碰摩动力学特性.通过响应分叉图、波形图、频谱图、轨迹、Poincaré图以及频率瀑布图分析在涡轮非线性流固耦合力作用下转子径向碰摩的动力学表现.与不考虑涡轮非线性流固耦合力相比,转子的径向碰摩的稳定运动区大大减小,转子的碰摩转速门槛值也相应降低,并且碰摩一开始系统振动就出现比较复杂的运动形式;轴向振动的频谱中明显出现了密集的超谐波群,扭转振动的频谱中则明显出现了密集的亚谐波群,这种具有混沌特征的频率成分代表了系统在碰摩力和涡轮非线性流固耦合力作用下的主要运动形式;在整个转速范围内,横向振动几乎具有单一的同步频率成分,轴向振动则表现出非常丰富的超谐波频率成分,这些频率成分主要分布于三个随转速的增加分别向三个固定的频率逼近且幅值逐渐升高的密集超谐波频带,扭转振动则在1/2倍频附近表现出丰富的亚谐波频率成分,其幅值也随转速的增加而逐渐升高.上述结论对涡轮转子系统的动力学设计和故障诊断具有重要意义.     

阻尼对数控机床工作台轴向振动的影响分析

为研究阻尼对滚珠丝杠进给系统动态性能的影响,综合考虑了丝杠扭转振动和轴向振动的耦合,利用拉格朗日方程建立进给系统的动力学模型,并采用MATLAB软件对其动力学方程求解,得到不同阻尼参数下工作台轴向振动的加速度曲线。分析结果表明,螺母阻尼对工作台的轴向振动影响最大,导轨阻尼影响次之,电机转子扭转阻尼影响最小;增大阻尼可减小工作台的轴向振动加速度。     

一种新型杆式行波型超声电机的研究

以提高新型杆式超声电机转速、负载能力和能量转换效率为目标 ,对电机定子、转子的结构和接触模型进行了研究。以有限元分析计算为基础提出了新的电机定子结构 ,使定子在定子、转子接触面处的振幅加大 ;提出并应用了柔性转子的概念 ,使定子、转子在接触面上的径向相对滑动大为减小。用实验方法对电机机械性能进行了测试和分析 ,得出电机定子 (兰杰文振子 )的预压力以 2 0 0 0N左右为佳 ,定、转子间最佳的预压力 35N。实测工作频率为 38.7kHz时 ,无负载转速为 2 2 5r/min ,堵转力矩为 4 2N·m ,达到了设计要求     

静电陀螺仪空心球转子变形分析及优化设计

用解析法描述了转子的非球形。介绍了静电陀螺仪空心球转子的结构,并利用有限元分析软件根据工作环境的不同对转子进行了静态变形、动态变形和综合变形的仿真分析,得出了球转子的变形规律及变形量。对转子的结构参数进行了优化,得出了球形转子加工所需的压力值。     

静电陀螺仪空心球转子变形分析

介绍了静电陀螺仪空心球转子的结构。并利用有限元分析软件根据工作环境的不同对转子进行了静态变形、动态变形和综合变形的仿真分析,得出了球转子的变形规律及变形量。为转子的设计、静电陀螺仪的建模提供了重要的理论参考依据。     

转子热弯曲变形及其影响的数值分析方法

研究了转子热弯曲及其对振动影响的数值分析方法。采用三维有限元法计算轴的温度场及热弯曲变形，或采用一阶振型分配法估算轴的热弯曲变形，采用传递矩阵法计算热弯曲振动响应，计算结果与有关理论解吻合良好。这些方法在热弯曲试验器分析中得到了验证。本文提出的数值分析方法可以用于实际发动机转子热弯曲及其影响的分析     

SIMULATION OF CRACK DIAGNOSIS OF ROTOR BASED ON MULTI-SCALE SINGUUR-SPECTRUM ANALYSIS

In the diagnosis of rotor crack based on wavelet analysis, it is a painful task to find out an adaptive mother wavelet as many of them can be chosen and the analytic results of different mother wavelets are yet not the same. For this limitation of wavelet analysis, a novel diagnostic approach of rotor crack based on multi-scale singular-spectrum analysis (MS-SSA) is proposed. Firstly, a Jeffcott model of a cracked rotor is developed and the forth-order Runge-Kutta method is used to solve the motion equations of this rotor to obtain its time response (signals). Secondly, a comparatively simple approach of MS-SSA is presented and the empirical orthogonal functions of different orders in various scales are regarded as analyzing functions. At last, the signals of the cracked rotor and an uncracked rotor are analyzed using the proposed approach of MS-SSA, and the simulative results are compared. The results show that, the data-adaptive analyzing functions can capture many features of signals and the rotor crack can be identified and diagnosed effectively by comparing the analytic results of signals of the cracked rotor with those of the uncracked rotor using the analyzing functions of different orders.     

基于单开链单元的2T-2R并联机构正运动学分析

提出了空间并联机构正运动学速度、加速度分析的一种新方法———序单开链(SOC)法。该方法依据机构的拓扑结构特征,采用相同的序单开链分解线路,建立了与机构位置分析模型相统一的机构速度、加速度分析模型,得到了维数恰等于机构耦合度的并联机构速度、加速度方程。以一种2T-2R并联机构为实例,给出了其速度、加速度分析。     

多重分形方法在耦合故障诊断分类中的应用研究

运用多重分形理论,提出广义维数最小二乘法的计算公式,对实测的时域信号进行了广义维数计算,得到广义维数序列值,并从广义维数中获取盒维数、信息维数、关联维数以及敏感维数。对故障样本进行功率谱分析、广义维数计算分析,找出谱能量与分形维数的关系,对用分形维数分析故障的强度提供了依据。另外运用广义维数序列和数学方法相结合提出分形诊断分类方法,用广义维数最大相关系数和广义维数序列单值优化逼近原理方法,对待检信号的耦合故障分别进行了试验数据与理论响应模拟数据的诊断、识别分类,收到了良好的一致效果。通过对转子系统故障诊断的实例说明从广义维数中提取的各分形维数都能较好地对故障状态进行诊断、识别;且耦合故障的分形诊断分类方法具有较好的实效性。     

单盘转子的瞬态不平衡动力相应分析

建立了Jeffcot转子的瞬态运动方程,采用S imu link程序进行数值仿真,得到转子系统在不同加速度下的瞬态动力响应。就不同加速度下转子系统振动的振幅、相位、进动角速度随时间和转速的变化规律分别作了较详细的讨论,得出了相应的结论。发现转子变速越过临界转速时,振幅、相位和进动角速度均与转子偏心相对于转子挠曲面的位置有关。进动角速度波动的极小值和极大值都对应着响应曲线过临界后波动的极小值。振幅、相位、进动角速度在过临界后的波动频率随转速增加而增加。该仿真结果与试验结论相吻合[4]。     

重型离心机组焊式转子头的设计与制造

重型卧式螺旋卸料沉降离心机的转子头是离心机转鼓支撑和驱动的关键部件,受力情况较为复杂。受加工方法和能力的限制,整体转子头在各种应力的联合作用下,易在轮盘根部发生断裂,使其失去承载能力。通过ANSYS应力分析设计,找出其薄弱环节,优化了转子头结构;根据转子头的应力分布特征,合理确定转子头的拆分部位;采用分体组焊技术实现了大型转子头的制造,同时解决了转子头断裂问题,保证了制造质量。     

一种环型驻波超声电机的结构设计与工作机理

对环状超声电机定子中驻波的特征进行了分析,探讨了驻波状态下电机定子端面质点轨迹与矩形板表面质点运动轨迹之间的差异,指出驻波状态下圆环定子内圆周侧面上只有靠近波峰和波谷附近的区域和电机转子相接触,且接触区域的正压力会增大。设计了一种新型驻波超声电机,电机定子内侧面采用矩形小齿结构,并且实现了电机的薄型化。分析了此驻波电机的工作机理,证明利用驻波状态下波峰和波谷位置矩形小齿的位移能够驱动电机转子。制作了样机,完成了电机定子性能测试和电机运行实验。实验结果表明,电机在输入单相电压信号时能实现平稳运转。