剪切型磁流变脂阻尼器转子系统的动力特性

为了解决磁流变流体沉淀给磁流变流体装置动力特性带来的影响,提出一类流变特性也可以随外加磁场发生显著变化的磁流变脂,基于剪切工作原理设计用于旋转机械转子系统的剪切型磁流变脂阻尼器及单盘悬臂转子系统,通过试验详细地研究剪切型磁流变脂阻尼器对转子系统动力特性的可控性、剪切型磁流变脂阻尼器抑制转子系统振动的有效性,以及剪切型磁流变脂阻尼器对转子系统的振动进行主动控制的适用性,并考察了剪切型磁流变脂阻尼器－转子系统的动力特性在长时间内的重复性。结果表明,利用一个低压电磁线圈产生的磁场就可以控制剪切型磁流变脂阻尼器－转子系统的动力特性,在合适的磁场条件下剪切型磁流变脂阻尼器能够极大地抑制转子系统的振动,剪切型磁流变脂阻尼器－转子系统的动力特性在较长的时间内具有良好的重复性,剪切型磁流变脂阻尼器适合作为转子系统振动的主动控制元件。     

故障转子SFD减振特性的实验

针对航空发动机转子常见的两种故障模式碰摩和不对中,实验研究挤压油膜阻尼器分别对上述两种故障引发的振动的抑制效果。在转子实验器上分别模拟碰摩故障和不对中故障,并测试使用挤压油膜阻尼器前后故障转子振动特征的变化。实验结果表明,碰摩故障导致转子振动一阶反进动和一阶进动比增大,不对中故障导致转子振动二倍频增大;对于碰摩故障,挤压油膜阻尼器可以有效减小涡轮盘处振动和弹支辐条的应变,但对压气机盘减振失效;对于不对中故障,挤压油膜阻尼器可以减小转子振动,对于二倍频振动幅值的抑制尤为明显。     

锥形挤压油膜阻尼器转子系统的动力特性

锥形挤压油膜阻尼器是为了克服传统挤压油膜阻尼器动力特性难以进行控制而提出的一种改进结构。本文从试验上研究了支承在锥形挤压油膜阻尼器上的刚性及柔性转子系统的振动特性，主要分析了转子的不平衡量及阻尼器的径向间隙比对转子系统不平衡响应的影响     

基于磁流变液深孔钻削颤振抑制技术的研究

在传统的深孔加工过程中,切削振动很难抑制,只能凭借加工经验来判断和处理。本文利用磁流变液减振器来抑制振动,详细分析了磁流变液减振器的三种工作模式:流动模式、剪切模式和挤压模式。通过对深孔加工系统模型的分析得到系统动力学方程,并利用MATLAB/Simulink对系统动力学模型进行仿真分析,验证其可行性。比较分析结果表明,磁流变液减振器能够有效抑制深孔加工的切削振动。     

Synchronous steady state response of an overhung rotor with squeeze film damping

An analytical method is developed for treatment of a typical system in which the outrigger bearing of an overhung rotor is provided with a squeeze film damper supported in a flexible casing. The rotor and stator of multiple degrees-of-freedom are handled with convenience by a “polar receptance matrix” method. A characteristic equation is derived which governs rotor-stator interaction either with dry contact or through a squeeze film damper. For the nonlinear squeeze film action solutions based on “mobility” information of a dynamically loaded journal bearing are obtained facilitating a general approach. A computer programme is written in Fortran for steady state response of the system in terms of whirl, position and force vectors, trial runs of which indicate complex behaviour of a squeeze film damped system.     

挤压式磁流变液阻尼器--转子系统的动力学特性与控制

用磁流变液代替常规挤压油膜阻尼器的润滑油,可制成阻尼特性受磁场控制的挤压油膜阻尼器,用于转子系统的振动控制。依据Bingham模型推导了磁流变液挤压油膜的雷诺方程及其解的表达式,给出了油膜流速、压力分布、油膜反力和阻尼器内磁拉力等的计算公式;以磁流变液阻尼器—刚性转子系统为例,理论分析了挤压油膜的力学特性和转子系统的不平衡响应特性;设计和制造了一种用于转子振动控制的挤压式磁流变液阻尼器;试验研究了支承在该阻尼器上的单盘偏置柔性转子系统的不平衡响应特性和控制方法。研究表明,磁拉力可降低一阶临界转速和临界振幅;油膜反力可降低转子系统在无阻尼临界转速处的振幅,并使一阶有阻尼临界转速增大;通过开关控制能使阻尼器具有最佳的减振效果,使转子振幅在全转速区达到最小。     

双调节挤压式磁流变减振器特性研究

为了解决挤压式磁流变减振器大阻尼小位移这一特性不适用于车辆的不足,设计外部滚珠丝杠结构,建立运动学、动力学模型,理论计算和仿真分析减振器外部连杆运动速度、位移和磁流变液剪切屈服强度对阻尼力的影响。对该减振器的示功特性和连杆长度比对阻尼力的调节作用进行了分析,最后进行了台架实验。实验得到该减振器不同电流下的示功图,和理论分析的结果基本一致,说明该阻尼力表达式正确,滚珠丝杠结构可以增大挤压式减振器位移和阻尼力的调节范围,使之适用于车辆,并使其具备机械电磁双调节模式。     

Effect of a circumferential feeding groove on fluid force in short squeeze film dampers

The present work studies fluid forces in a squeeze film damper with a circumferential feeding groove. The groove is taken as a special damper to analyse fluid forces. The dynamic performance of the squeeze film damper is attributed to the special damper, two film lands, and their interactions. From this viewpoint, dynamic effects in the groove are studied based on linearized Navier-Stokes equations to consider effects of variations of fluid velocity and pressure in the groove on forces in the damper. Investigations on film lands are conducted by using a simplified Navier-Stokes equation to include fluid inertia. Then, the two part analyses are combined together by studying the interactions of the flow and the pressure between the groove and film lands from the continuity condition and a Navier-Strokes equation, resulting in new models for force predictions. The new models are compared with experimental results and published work. Comparisons show the new models give better predictions and correlation with experimental data than traditional theory. The new models give a significant improvement on results obtained by traditional theory, especially for tangential force. Based on the new models, the effects of the groove on fluid forces are studied.     

挤压油膜阻尼器对滑动轴承-转子系统的影响

建立了转子-挤压油膜阻尼器-滑动轴承系统的动力学计算模型,分析了挤压油膜阻尼器对滑动轴承-转子系统的强迫振动的影响、挤压油膜阻尼器的刚度和阻尼搭配关系以及转子-挤压油膜阻尼器-滑动轴承系统的自由振动稳定性问题。研究结果表明,合理的外弹性支承可以使系统的振幅得到有效控制,而且也提高了系统的稳定性;如要减小系统的振幅可以通过一个低的支承刚度和一个合适的阻尼来实现。在小的支撑刚度的情况下,存在一个很宽的支承阻尼域,此域可以获得低幅值的不平衡响应。     

基于胞映射算法的转子-挤压油膜阻尼器系统多目标优化设计

将挤压油膜阻尼器设计与转子动力学相结合,使用胞映射方法对定心式挤压油膜阻尼器进行多目标优化设计。阻尼器设计参数为阻尼器径向油膜间隙以及定心弹簧刚度。综合考虑了阻尼器的触底现象、转子系统的动力学响应及稳定性,使用多目标优化设计方法以达到抑制转子过临界转速振幅及支撑外传力的目的。针对所得帕累托集合,对所得全局最优解集进行试验验证,结果表明：该最优解集所得设计变量可满足设计需求,可有效地应用到阻尼器的设计过程。     

磁流变液悬置用于发动机隔振模糊控制

设计了一种基于圆盘挤压模式磁流变悬置,利用试验方法得出了不同激励频率条件下磁流变悬置的循环耗散功与励磁电流的关系.利用磁流变悬置,建立了发动机振动半主动控制的研究模型.提出了一种模糊控制方法,利用转速、加速度和动态拉压力传感器,借助美国国家仪器公司的数据采集和实时控制器,构建了发动机隔振模糊控制试验系统,并开展了怠速和常用工况条件下的发动机振动隔离控制试验研究.研究结果表明,与橡胶悬置相比,基于磁流变悬置的模糊控制系统,能够降低发动机动态激振力传递到支承,并且低转速条件下的振动隔离效果优于高转速条件下的.     

整体式挤压油膜阻尼器对管道振动抑制试验

针对管道振动现象,设计了一种整体式挤压油膜阻尼器并分析其刚度影响规律。利用SAP2000软件模拟仿真阻尼减振效果。搭建二维门型管道振动试验台,在管道上安装整体式挤压油膜阻尼器,研究整体式挤压油膜阻尼器控制管道振动的影响规律。结果表明：整体式挤压油膜阻尼器安装在激振源处且与激振力平面平行时的减振效果最佳,较原始振动降幅达51.83%;安装在激振源处且与激振力平面垂直时的减振效果最差;安装两个整体式挤压油膜阻尼器减振效果优于安装一个整体式挤压油膜阻尼器;安装在激振源处的减振效果优于安装在远离激振源的效果。     

集群磁流变变间隙动压平坦化加工试验研究

为了提高光电晶片集群磁流变平坦化加工效果,提出集群磁流变变间隙动压平坦化加工方法,探究各工艺参数对加工效果的影响规律。以蓝宝石晶片为研究对象开展了集群磁流变变间隙动压平坦化加工和集群磁流变抛光对比试验,通过检测加工表面粗糙度、材料去除率,观测加工表面形貌、集群磁流变抛光垫中磁链串受动态挤压前后形态变化,研究挤压幅值、工件盘转速、挤压频率以及最小加工间隙等工艺参数对加工效果的影响规律。试验结果表明：集群磁流变平坦化加工在施加工件轴向微幅低频振动后,集群磁流变抛光垫中形成的磁链串更粗壮,不但使其沿工件的径向流动实现磨粒动态更新、促使加工界面内有效磨粒数增多,而且在工件与抛光盘之间的加工间隙产生动态抛光压力、使磨粒与加工表面划擦过程柔和微量化,形成了提高材料去除效率、降低加工表面粗糙度的机制。对于2英寸蓝宝石晶电（1英寸=2.54 cm）集群磁流变变间隙动压平坦化加工与集群磁流变抛光加工效果相比,材料去除率提高19.5%,表面粗糙度降低了42.96%,在挤压振动频率1 Hz、最小加工间隙1 mm、挤压幅值0.5 mm、工件盘转速500 r/min的工艺参数下进行抛光可获得表面粗糙度为Ra0.45 nm的超光滑表面,材料去除率达到3.28 nm/min。证明了集群磁流变变间隙动压平坦化加工方法可行有效。     

VMD多尺度熵用于高速列车横向减振器故障诊断

针对高速列车横向减振器故障振动信号具有非线性和非平稳特征、特征信号提取相对困难问题,提出了变分模态分解和多尺度熵结合的特征提取方法。原始信号经变分模态分解方法处理后,被分解为若干本征模态,利用互信息指标筛选有效模态,求多尺度熵组成特征向量,通过特征评价方法去除冗余特征,最终将最优特征子集输入支持向量机识别横向减振器的故障类型。实验结果表明,该方法能有效提取振动信号的特征,实现横向减振器故障的有效判别,验证了该方法在高速列车横向减振器故障诊断的可行性。     

平面弹性机构间隙效应控制研究

弹性机构铰接副处过大间隙的存在加速了杆件的疲劳与磨损 ,严重地影响了机器的动态特性机构。本文在含间隙弹性平面连杆机构的二阶段动力学模型中 ,引入挤压油膜阻尼器被动控制技术 ,通过算例 ,对比分析了间隙铰及挤压油膜铰机构中弹性杆件变形的稳态响应。结果表明 ,挤压油膜阻尼器可以有效地控制含间隙弹性机构中过大的弹性变形 ,改善机构的稳定性能     

挤压油膜阻尼器对深孔加工直线度的影响

深孔直线度误差是深孔钻削加工中的技术难题。为了提高深孔直线度和降低废品率,基于挤压油膜阻尼的工作原理设计了一种新型挤压油膜阻尼器,用于抑制深孔机床钻杆因转速过大造成的失稳。重点介绍了新型挤压油膜阻尼器的工作原理和系统动力学模型,并通过MATLAB仿真分析及试验验证,证实了新型挤压油膜阻尼器能够有效控制深孔的直线度误差。     

Experimental force response of a grooved squeeze film damper

The effects of a circumferential feeding groove on the dynamic force response of a squeeze film damper are determined experimentally. Open end and sealed damper configurations are tested for different groove depths, Journal orbit radii, whirl frequency and fluid viscosity conditions. Significant levels of dynamic pressures are measured at the groove in dampers with groove depth-to-clearance ratios equal to 5 and 10. These pressures affect considerably the dynamic forces of the dampers tested. Large tangential (damping) forces are produced at the circumferential groove which contribute significantly to the damping characteristics of the test articles. For uncavitated lubricant conditions, radial forces of substantial magnitude are determined at the groove and at the thin film land where the squeeze film Reynolds numbers are typically less than 1.     

Vibro-acoustic characteristics of an annular disk with narrow radial slots

Analytical solutions for vibro-acoustic characteristics of a thin annular disk containing narrow radial slots have been proposed with numerical and limited experimental verifications. Structural characteristics of split and repeated modes of the disk are expressed in terms of eigensolutions for the corresponding uniform disk that has same geometric configuration. Sound radiations due to the modal vibrations are calculated using pre-developed analytical solution based on the structural data obtained above. Structural and acoustic responses of the disk for a stationary concentrated harmonic force have been studied using the modal expansion technique. Based on these results, the effects of relative location of the excitation to the slots on the vibro-acoustic responses as well as interactions between sound radiations for two split modes are investigated. The results demonstrate that the introduced procedure has reasonable accuracy obtaining vibro-acoustic characteristics of a thin annular disk containing narrow radial slots.     

基于神经网络的磁流变阻尼器逆控制研究

为了解决阻尼器的非线性问题,设计了一种纯剪切型磁流变阻尼器,并针对其非线性特性,提出了利用径向基函数（RBF）神经网络的非线性映射能力,以建立磁流变阻尼器的逆模型。由已训练的磁流变（MR）阻尼器的逆向神经网络模型和MR阻尼器组成的控制单元,在给定所需控制力的情况下,使MR阻尼器产生相应的阻尼力,实现了MR阻尼器提供连续可调输出力的目的,也使得纯剪切型MR阻尼器在一些需要精确控制的场合能够方便使用。仿真结果表明,神经网络逆控制的方法是有效的、可行的。     

蝶簧载荷的理论分析与数值模拟研究

传统蝶簧载荷的计算公式是基于阿尔曼-拉兹罗近似方法导出的,忽略了摩擦力的影响,而事实上在蝶簧加载和卸载时与接触面间有摩擦力存在,给出了考虑摩擦力影响时蝶簧载荷的矫正公式,并对其进行了数值模拟,其数值模拟结果与理论分析结果相吻合。