曲轴弯曲振动对扭振测试精度的影响及实验

通过实验确定了弯曲振动的存在,且对扭振测量有较大影响;从磁电传感器电压特性出发,以弯曲振动影响下的传感器输出电压和瞬时转速表达式为基础,阐明了作用机理;研究了弯曲振动引起伪扭振信号的规律及频谱特征。研究表明,弯曲振动引起的伪扭振信号随着弯曲振动幅值的增加而增加,且各时刻(各齿)误差增大的程度不同;伪扭振信号的主要成分是弯曲振动阶数的前一阶和后一阶,且后一阶较大,与实验结果吻合。设计了整体式实验装置用以消除弯曲振动的影响,效果良好,为改善扭振测量精度提供了理论依据。     

船用内燃机扭振测试分析研究

本文测试分析目的是通过内燃机系统轴系扭振测试分析,利用轴系扭振共振频率等测试结果,确定、调整各设定工况的转速。在柴油机转速从360r/min到750r/min范围内的16个工况下,对曲轴自由端进行扭振测试。将测试所得的电压信号转化为瞬时转速信号,然后将瞬时转速信号进行预处理得到转速波动曲线,对转速波动曲线积分得到轴系的角位移曲线,最后通过频谱分析得到各谐次的扭振幅值随转速变化曲线。通过分析可以得到内燃机曲轴飞轮端综合扭振角位移幅值、自由端综合扭振角位移幅值、内燃机的共振转速等。     

激光测量大型转轴动载波动系数原理

为能够对大型复杂旋转机械转轴动态载荷特性进行在线监测,给出一个表征转轴动载特性的参量——动载波动系数KID。应用动力学理论推导出动载波动系数KID测量模型的数学表达式,该式表明测得转轴转速波动值即可求得KID值。基于激光多普勒技术,提出一种直接提取动载波动系数KID的激光测量方法。通过构造光学测试系统测量相邻时刻转轴轴段两端面的瞬态转速,得到轴段转速波动值及两端面相对转速波动值,代入KID测量模型,能够直接得到动载波动系数KID值,从而实现对转轴扭振强度的实时监测。通过试验验证了该方法的可行性,结果表明,动载波动系数KID较好地反映了转轴的动态载荷波动特性,能为工程中大型复杂旋转机械转轴动态扭振监测提供新方法。     

内燃机非稳定工况扭振激振力矩试验分析

针对内燃机轴系扭转振动,对比分析了稳定工况和非稳定工况扭振激振力矩计算方法。使用压力传感器对非稳定工况内燃机气缸压力进行测量,并利用阶次分析法对非稳定工况内燃机激振力矩进行了试验研究,分析了阶次力矩与提速率之间的关系。结果表明,内燃机激振力矩主要成分为1.0和2.0阶,其幅值随转速的升高逐渐减小,其他阶次力矩幅值逐渐增加。阶次分析法能够有效地分析出非稳定工况内燃机激振力矩中的特征分量,避免了传统频谱分析出现的"频率混叠"现象。     

齿式联接不对中转子的弯扭耦合振动特性分析

以齿式联轴器的不对中故障为研究对象,推导不对中激励力表达式,并从动力学的角度,建立不对中弯扭耦合振动微分方程。基于该微分方程,文中先从理论分析角度,定性分析弯振对扭振的影响和扭振对弯振的影响,接着从变转速过程、质量偏心、不对中量以及阻尼系数对弯扭耦合特性影响几方面进行数值仿真分析。计算表明,弯振与扭振是相互耦合的,质量偏心是耦合的前提。弯振频率包含工频和二倍频成分等,不对中越严重,二倍频所占比例越大,其轴心轨迹为双环椭圆。弯扭耦合将激发各阶谐波扭振,包括工频、二倍频和三倍频,其中工频扭振占主导地位。     

某DCT变速箱输入轴扭振幅值优化

汽车传动系的扭振会造成车内轰鸣或异响,扭振激励一般来自发动机的工作主阶次,通过扭振减振器向变速箱传递。因此,变速箱输入轴的扭振幅值是控制整个传动系扭振问题的第一要素。某款乘用车搭载6速湿式双离合变速箱（Wet Double Clutch Transmission,WDCT）,测得2挡至6挡的变速箱输入轴扭振幅值最大达494.38 rad/s2,不满足设计要求400 rad/s2。为解决变速箱输入轴扭振幅值过大问题,利用AMESim软件搭建包含双质量飞轮扭振减振器的全油门驱动工况下的扭振分析模型,以实车采集的发动机转速波动信号为激励源,通过仿真分析确定了双质量飞轮的初、次级质量转动惯量、扭转刚度、基础阻尼力矩及自由转角对变速箱输入轴扭振幅值的影响;通过正交试验,得到了传动系的优化设计方案,并通过实车验证了优化方案的有效性。该研究方法和思路为包含双质量飞轮扭振减振器的汽车传动系扭振优化提供了解决方案。     

内燃机瞬时转速测试系统开发

瞬时转速测量的主要误差为晶振脉冲计数误差和转角计量误差。转角计量误差包括角标器分离误差，曲轴扭振产生的误差。论文对瞬时转速的滤波方法进行了分析，认为FIR低通滤波器对高频干扰有抑制作用，对低频干扰信号抑制作用较差，不适于瞬时转速信号滤波。切比雪夫与巴特沃思滤波器对低频干扰信号的抑制效果更好，推荐采用6阶巴特沃思低通滤波器对瞬时转速信号滤波。     

传感器支架振动对扭振测量的影响及消除方法

通过实验研究确定了传感器支架振动对扭振测量有较大影响,且由整机振动引起。从磁电传感器电压特性出发,以传感器支架振动影响下的传感器输出电压和瞬时转速表达式为基础,阐明了作用机理;同时研究了支架振动引起伪扭振信号的规律及频谱特征。研究表明,支架振动引起的伪扭振信号随着支架振动幅值的增加而增加;伪扭振信号的主要成分是支架振动的阶数及其二阶;所取基准电压越接近0,伪扭振信号幅值越小。提出了一种基于最佳基准电压的去除支架振动影响的新方法,并提出了最佳基准电压的计算方法。仿真研究表明,该方法是有效的,为改善扭振测量精度提供了理论依据,具有工程应用价值。     

基于状态空间方法的直升机扭振分析与验证

针对直升机的机械扭振系统模态易与发动机燃油调节系统耦合发生自激振动,当机械扭振系统的固有频率与旋翼激振力的频率接近或重合时,则会发生共振的问题,采用状态空间方法建立了直升机机械扭振系统动力学分析模型,计算了某型直升机机械扭振系统的频率、阻尼比和时间常数,并与直升机地面联合试验台测试的发动机100%转速和75%转速情况下的扭振一阶频率进行了对比分析,发现误差在工程应用可接受的范围内。建立的状态空间模型为后续与发动机、燃油控制系统数学模型组合进行稳定性分析打下了基础。     

小型汽油机配气机构凸轮轴扭振研究

为分析凸轮轴扭振对配气机构影响,通过配气机构动力学实验,计算凸轮轴动态扭矩。通过模态分析,得到凸轮轴临界转速和扭振状况,在此基础上,分析扭振随工况变化的关系,进一步讨论扭振对配气机构影响。结果表明,凸轮轴临界转速在正常工况以外,随转速升高,扭振影响变大,并影响配气正时。计及扭振后凸轮轴扭矩增长更快。额定工况下,凸轮轴最大扭矩4.5 N·m,最大扭振幅值0.06°。     

基于误差迭代的旋转机构偏心测量

针对现有偏心测量方法存在的系统及模型复杂、多路信号需要同步整周期采样的问题,提出基于误差迭代的旋转机构偏心测量方法,搭建了转子　感应器　传感器系统物理模型,建立了偏心测量的理论模型,并在LabVIEW平台下实现了该方法。以飞机襟翼驱动器输入驱动系统为模拟测试对象,3种恒定转速下转子偏心距测量误差分别为2.3%、3.5%、2.2%,验证了模型和方法的准确性。     

永磁同步型磨削电主轴偏心振动分析及实验*

电主轴是将旋转主轴与电机转子集成为一体的主轴单元,结构复杂,由于加工或装配误差等原因,电主轴转子会存在着一定的偏心量,为探求由于电主轴偏心所导致的转子振动特性,建立了电主轴转子偏心模型,采用Maxwell应力张量法计算了偏心造成的不平衡磁拉力(UMP),将UMP解析式代入Jeffcott转子模型,得到了转子偏心振动方程。以某磨床的永磁同步电主轴为研究对象,利用有限元方法分析了UMP,发现作用于转子的UMP始终指向气隙最小的方向,研究了不同转速下转子在质量偏心离心力和UMP作用下的振动响应。研究结果表明,电主轴在低速运行时,UMP为转子振动的主要来源;随着转速的增加,质量偏心离心力对转子振动的影响更加明显,而UMP大小保持不变,其频率随转速增加而增大,对转子振动的作用随之减弱。对某机床厂所研发永磁同步型磨削电主轴在试运行时产生的振动问题进行了实验,对主轴振动频谱分析后判断实验电主轴存在静态偏心,测得主轴轴心轨迹对前述分析进行了验证。     

ZERO MODE NATURAL FREQUENCY AND NONLINEAR VIBRATION OF COUPLED LATERAL AND TORSION OF A LARGE TURBINE GENERATOR

Zero mode natural frequency (ZMNF) is found during experiments. The ZMNF and vibrations resulted by it are studied. First, calculating method of the ZMNF excited by electromagnetic in vibrational system of coupled mechanics and electrics are given from the view of magnetic energy. Laws that the ZMNF vanes with active power and exciting current are obtained and are verified by experiments. Then, coupled lateral and torsional vibration of rotor shaft system is studied by considering rest eccentricity, rotating eccentricity and swing eccentricity. Using Largrange-Maxwell equation when three phases are asymmetric derives differential equation of the coupled vibration. With energy method of nonlinear vibration, amplitude-frequency characteristics of resonance are studied when rotating speed of rotor equals to ZMNF. The results show that ZMNF will occur in turbine gen erators by the action of electromagnetic Because ZMNF varies with electromagnetic parameters, resonance can occur when exciting frequency of the     

基于YN30高压共轨柴油机曲轴的扭转振动测试分析

针对 YN30高压共轨柴油机,借助于 LabVIEW 软件及硬件平台,设计开发了一套曲轴扭转振动测试分析系统,并通过对发动机曲轴两端瞬时转速信号的同步测量,分析了 YN30柴油机曲轴旋转方向的振动。通过对振动角位移各主谐次的幅值和相位分析,可以获得 YN30发动机不同频率曲轴扭转振动的临界转速为2200和2750 r/min,固有频率为367 Hz,自由端扭振幅值远大于飞轮端扭振幅值,振动节点靠近飞轮端等重要信息,并且验证了该发动机曲轴的设计及相应减振措施的合理性。     

基于虚拟仪器的旋转轴扭振测试系统的设计与研究

利用虚拟仪器技术设计开发了旋转轴扭振测试系统,并结合ATI2000系列扭振传感器进行了实际测量,实验结果表明该系统可实现传动轴扭振宽频率、宽转速、多通道同时测量及在线分析等功能,且操作方便、灵活性强,为今后测试和研究大型旋转机械的扭振特性及实现扭振在线监测、故障诊断等提供了理论与技术支持.     

一种滚珠丝杠扭转振动模态的测量与分析方法

针对滚珠丝杠副驱动机构的扭转振动模态难以通过测量多点激励-响应的方式进行测量的问题,提出了一种新的测量与分析方法：在丝杠尾端安装高分辨率旋转编码器,利用高速计数卡分别测量该编码器及伺服电机码盘的角加速度信号,并进行频域分析;根据所建立的滚珠丝杠副驱动机构有限元-集中参数模型,通过数值计算并结合实验测量结果获得其扭转振动固有频率和振型。实例研究表明,所提出的测量和分析方法可精确获得驱动机构扭转振动模态的前两阶固有频率和振型。     

基准圆光栅偏心检测及测角误差补偿

为了修正关节测试平台中由圆光栅安装偏心所产生的测量误差,建立了圆光栅偏心测角误差补偿模型并对安装偏心检测方法进行研究。首先,根据圆光栅测角与偏心参数间的几何关系,推导出圆光栅测量误差补偿模型。然后,描述了采用双读数头对比接收正弦信号间相位差,检测偏心参数的方法和原理;通过合成信号的李萨茹图形,检测出关节测试平台内圆光栅的偏心距及偏心方向。最后,根据所推导的偏心测角误差补偿公式对测试系统进行修正。对比实验结果表明:修正后的圆光栅测角精度大幅提高,测量精度提高了近5倍,满足关节测试平台的测量精度要求。     

Experiment on the characteristics of torsional vibration of rotor-to-stator rub in turbomachinery

By use of the DK-II torsional vibration measuring system, the characteristics of torsional vibration of a rotor with rotor-to-stator rub are studied. It can be concluded that the measured natural torsional frequency (f_rub) with rub is higher than the one (f_ori) without rub. When rub happens, if the rotating frequency is higher than f_rub, torsional vibrations with a measured natural torsional frequency (f_rub) and 1×, 2× are excited; if the rotating frequency is between f_rub and f_ori, the torsional vibration which is so called resonance (one-time rotating frequency) is excited; if the rotating frequency is lower than f_ori, torsional vibrations with one-time rotating frequency and f_rub are excited, and a small torsional vibration with 2× is excited too.     

基于ANSYS的浮环动静压轴承中浮环的有限元分析

基于ANSYS建立了浮环的实体模型、网格划分、加载承载力和约束条件,求解得到浮环的应力和应变结果。仿真结果表明:当主轴转速不太高、偏心率不大时,浮环的变形量极其微小,对轴承油膜厚度影响可以忽略不计,将浮环看作刚体可以满足要求;而当转速较高、偏心率大于0.6时,必须考虑浮环变形量对油膜厚度的影响。