负载谐波诱发轧机主传动机电耦合扭振仿真研究

现场测试发现：轧机在轧制过程中由于负载谐波频率与轧机机械传动系统固有频率接近时使得主传动系统发生强烈扭振。该文结合现场参数,通过计算机仿真,得出负载谐波力矩会引发电机转速振荡,而在机电耦合作用下电机转速振荡会激发电机输出相同频率的电磁力矩,当含有与机械系统固有频率相接近频率的谐波力矩和电磁力矩作用在轧机主传动系统两端时,主传动系统将会出现强烈的扭振。仿真结果验证了存在这种振动,为抑振措施提供理论基础。     

大型离心风机变频改造中的问题分析

介绍了某热电公司大型离心风机变频改造调试、试运行时出现的变频器功率单元IGBT损坏及联轴器螺栓断裂情况,从风机电机空载、运行工频与变频的不同、螺栓材质、力学特性和强度性能等方面对变频器功率单元IGBT损坏、联轴器螺栓失效原因做了全面的分析,得出了大型离心风机变频改造中的遇到问题的原因分析,最后给出了有效的预防措施。     

联轴器扭转刚度对潜油电泵细长串联轴系扭振特性的影响研究

为解决在满负荷、长周期运行工况下潜油电泵下保护器轴易断裂的问题,以潜油电泵细长串联轴系为研究对象,分析联轴器扭转刚度对细长串联轴系扭振特性的影响.采用DyRoBeS软件构建细长串联轴系扭振模型,分析轴系扭振特性,结合扭转振型与模态扭应力分布,确定轴系下保护器轴退刀槽为危险截面,研究联轴器扭转刚度与该危险截面扭应力的关系...     

混合动力挖掘机轴系扭振的主动控制仿真

为研究混合动力挖掘机轴系扭振并尽可能消除其影响,分析动力轴系扭振的原因,提出对轴系主动控制的方法。在三自由度系统Lagrange函数和耗散函数中引入电动机的气隙磁场能,得到动力轴系和异步电机的机电耦合数学模型,建立基于AME Sim-Simulink的多动力源复杂轴系扭振仿真模型;以电机转矩为控制变量,以液压泵负载为干扰量,以扭振最小为控制目标,应用2阶模糊PID控制分别对阶跃负载和6 t混合动力挖掘机实际工况负载进行仿真计算。通过分别对比控制前后轴系转动速度、扭振情况以及扭转角大小,可以看到采用主动控制方式可以使轴系转动速度密切跟踪给定转速曲线,同时显著减小轴系扭转振动,降低扭转角的波动,快速达到稳定状态,结果表明通过模糊PID进行主动控制可以有效地改善混合动力系统轴系扭振情况。     

浅谈电厂汽轮发电机组轴系扭振保护措施

近年来,电力系统的某些故障和运行方式,往往导致大型汽轮发电机组轴系扭振,甚至造成轴系某些部件或联轴器断裂和疲劳损坏,这种情况愈来愈引起注意和重视。下面笔者分析了电厂汽轮发电机组轴系扭振的机理与扭振在线监测,提出了电厂汽轮发电机组轴系扭振保护措施。     

电流谐波与轧制力谐波协同诱发主传动多态耦合振动研究

现代大型热连轧机是一种复杂机电系统,轧机振动问题是影响轧机生产稳定的严重问题。利用扭矩遥测系统测试轧机机械传动系统扭振发现轧机主传动扭振波形及频谱中存在典型的强或弱两种振动特征。同时发现轧机在轧制过程中电机电流和轧制力存在谐波,当谐波与传动系统固有频率接近时将诱发较大的振动。为研究其机理,利用仿真技术求解了轧机主传动扭振与电流谐波和轧制力谐波激励的相关性。研究表明:随着谐波激励特征的变化,主传动扭振呈现多态强弱变化,从而为抑制轧机耦合振动提供理论依据。     

考虑滑动轴承的轮毂电机扭转振动特性分析

针对轮毂电机多参数机电耦合振动问题,建立轮毂电机六自由度耦合振动模型,识别了滑动轴承油膜刚度阻尼、广义电磁力、定子轴系刚度和螺栓连接刚度。基于MATLAB/Simulink搭建系统仿真计算模型,求解轮毂电机在电磁力作用下的耦合振动响应,研究结果表明:永磁体磁场和电枢反应磁场相互作用产生的电磁力会导致定子产生新的扭振峰值。通过对比不同转速下电机的扭转振动响应,发现轮毂电机在低速区扭转振动幅值更大,为解决电动车的低速抖动问题提供了新的思路。     

船舶推进轴系的扭转-纵向冲击响应

以某柴油机推进轴系为例,建立了扭转-纵向冲击有限元模型,加入柴油机曲轴和螺旋桨附水引起的扭纵耦合效应,研究了扭纵耦合轴系的自由振动和扭转-纵向冲击响应,并与无耦合轴系结果进行对比,分析了扭纵耦合效应对推进轴系自由振动和冲击响应的影响。结果表明,扭纵耦合效应对推进轴系的固有频率影响不大,但它明显地影响了冲击响应,扭纵耦合下,单一类型(扭转或纵向)冲击会同时激发纵向和扭转振动,并且引起较大的位移和扭矩波动,威胁轴系运行安全。因此船舶推进轴系的扭转-纵向冲击在设计阶段应予以足够的重视。     

谐波注入在电动汽车动力总成电磁振动抑制中的应用EI北大核心CSCD

动力驱动总成的电磁振动水平严重影响着电动汽车的NVH性能。由于驱动电机结构的非理想和逆变器的非线性特性,电机的输出转矩存在较大的脉动。在一定的转速下,转矩谐波的频率会和动力总成的扭转模态频率一致,导致动力总成的共振。为了研究转矩脉动引起的电磁振动问题,建立了电机电磁模型和控制电路的联合仿真来对电磁激励进行分析,同时通过振动测试试验,认为动力总成在500~1500 r/min转速范围内的48阶振动是由转矩脉动引起的。为了抑制驱动电机输出的转矩脉动,采用谐波电流注入的方法来抵消电机运行时的谐波转矩,将RBF神经网络和遗传算法结合,对电流谐波进行优化。最后通过振动试验验证分析的准确性,结果表明,采用谐波注入的控制方法能够有效抑制动力总成的电磁振动。     

冲击载荷下电机-多级齿轮系统动态特性研究

为研究非稳态工况下电机-齿轮耦合作用机理,考虑电机电磁特性和齿轮系统扭转振动,将时变啮合刚度和啮合误差表示为齿轮转角的周期函数,建立了一个电机拖动多级齿轮系统的机电耦合模型。求得了系统的固有频率、模态振型及模态能量分布,仿真分析了受冲击载荷激励时齿轮系统的扭振特性和电机电流的频谱特征,比较了不同齿轮副的使用系数和动载系数,并进行了试验验证。结果表明:冲击引发该系统产生由一阶模态主导的瞬时自由振动,电机轴、太阳轮轴和齿圈支承处的扭转变形能量较大,为系统的薄弱环节;多级齿轮耦合振动对该系统高速级影响较大,导致载荷系数呈现出从高速级向低速级逐渐减小的趋势。在稳态运行阶段和瞬态冲击阶段,齿轮系统扭振特征频率在电机电流信号中均有所体现。     

高速永磁电机机组轴系临界转速及振动模态

对于高速电机机组而言,在设计阶段准确预测转子动态特性,尽量减小发生故障的可能性是至关重要的。该文用有限元分析及实验方法计算由柔性联轴器耦合的多跨转子轴系临界转速及振动模态,用有限元软件的弹簧单元模拟弹性联轴器的轴向、径向及扭转刚度,分析联轴器刚度、结构参数对轴系临界转速的影响。研究表明:轴系临界转速及振动模态不同于单转子,可以通过改变膜片的刚度、结构参数等来调整系统某些阶次的临界转速,使转子具有良好的动态特性。     

磁浮车辆辅助变流器的风机轴承振动失效分析

针对磁浮列车辅助变流器的外转子风机轴承短期内失效问题,首先开展风机装车线路运行和台架安装变频运行的振动测试和频响测试,结合外转子风机双质量振子系统的分析,揭示风机轴承过度磨损故障的原因为耦合共振,耦合共振是由风机4 倍电磁激振力波及4 倍电流谐波激励与其定转子同向运动轴向振动模态产生的。然后提出基于故障振动形态和实测载荷谱归纳方法的故障复现试验方案,并在振动台上成功复现故障。最后给出调整波形弹片的刚度、优化辅助变流器电源谐波电流和适当提高风机转速的整改方案。研究成果可为类似结构的故障定位、分析和复现提供理论指导。     

磁浮车辆辅助变流器的风机轴承振动失效分析

针对磁浮列车辅助变流器的外转子风机轴承短期内失效问题,首先开展风机装车线路运行和台架安装变频运行的振动测试和频响测试,结合外转子风机双质量振子系统的分析,揭示风机轴承过度磨损故障的原因为耦合共振,耦合共振是由风机4倍电磁激振力波及4倍电流谐波激励与其定转子同向运动轴向振动模态产生的.然后提出基于故障振动形态和实测载荷谱...     

负载激励下采煤机永磁电机转子系统弯扭耦合振动分析

为分析不同负载激励对电机转子-轴承系统弯扭耦合振动特性的影响,以采煤机永磁电机转子系统为例建立电磁激励下的电机转子-轴承系统,并将负载激励考虑到偏心转子模型中。利用Lagrange方程推导了负载激励条件下转子系统的弯扭耦合动力学方程并基于Runge-Kutta法进行数值仿真,重点分析了不同负载激励下电机转子系统的弯扭耦合振动特性。仿真结果表明,负载激励会加剧转子偏心程度,但对转子弯曲振动的频率响应影响较小,振动响应主要由转频分量决定;而负载扰动对转子系统扭转振动响应具有不同的效果,不仅在扭振响应中激发出相应的频率成分形成多周期运动,还会明显增加扭振角幅值(0.001 rad),振动响应主要由扰动频率和二倍转频分量决定。此外,负载激励中的低频成分将激发出较大的扭转振动响应(0.03 rad),加速传动系统的疲劳损坏,影响转子系统的安全稳定运行。研究结果可为采煤机转子系统主动减振策略研究提供参考。     

轴向力对轴系弯扭耦合振动特性的影响

当轴系的截面质心和剪切中心不一致时,将会产生弯扭耦合振动.轴系轴向受力后,等效扭转刚度和弯曲刚度等参数都会有所改变,因而对轴系弯扭耦合振动特性也将有所变化,从而可能对轴系的安全运行产生影响.建立了一个集中参数的当量力学模型,推导了附加了轴向力后轴系的弯曲振动以及弯扭耦合振动的传递矩阵.通过对轴系的弯扭耦合振动特性进行分析计算,得到了一系列关于轴向力对轴系弯扭耦合振动的影响规律,这些规律对旋转轴系的结构设计具有一定的意义.     

三缸发动机式增程器扭转振动模糊PID主动抑制

针对增程器系统在发动机转矩波动激励下的多谐波扭转振动问题,提出一种模糊PID控制算法,利用发电机输出扭矩主动抑制扭转振动。建立8自由度轴系强迫振动模型,然后以角加速度以及转速为控制目标,采用模糊PID控制器主动抑制扭转振动。以均平方角加速度为扭转振动的评价指标。分析稳态和瞬态工况下扭转振动主动抑制效果。仿真结果表明,稳态工况下相比只以转速为控制目标的PID控制方式,均平方角加速度降低68.3%;相比传统的PID控制方法,均平方角加速度降低29.0%。所提出的方法可以有效抑制增程器轴系的扭转振动。     

混合动力客车传动系扭振响应及其影响因素分析

以某型混合动力公交车传动系为对象,应用AMESim建立系统扭转振动仿真模型,并进行扭振响应计算与分析。根据公交车运行特点构造了一个包含起动、低速和高速运行以及停机过程的完整工作循环,计算得到了系统在该工作循环中的扭振响应,据此分析了典型结构参数或工况参数对扭转振动响应的影响。仿真结果表明,减振器的刚度和阻尼、离合器接合时压盘与从动盘的转速差都会直接影响传动系扭振响应。适当降低ISG电机起动力矩、限制传动系急加速和急减速阶段的加速度都能有效减低传动系扭振水平。     

外转子风机轴向振动及故障机理研究

针对国内第一条低速磁浮辅助变流器外转子风机短期失效问题,建立了风机轴向振动弹性基础双质量振子系统动力学模型,并推导了系统位移频响的解析解,结合线路运行振动试验、风机装车频响测试、实验室台架安装变频运行试验及频响测试,揭示了该外转子风机出现早期异音、卡阻故障表象的机理为:风机第4阶电磁激振力波及电流谐波激励与其定、转子轴...     

永磁电机驱动的刮板输送机主传动系统机电耦合扭振动态分岔研究

采用大功率交流永磁电机直接驱动刮板输送机能够减少中间传动环节,达到有效提高系统工作可靠性和减少能耗的目的,是现今大功率机电装备的发展趋势。以永磁电机驱动的刮板输送机为研究对象,考虑永磁电机直接驱动形式下刮板输送机主传动系统的扭振失稳现象以及该系统复杂机电耦合的特点,首先根据拉格朗日-麦克斯韦方程建立系统全局机电耦合动力学模型,并据此运用Hurwitz判据研究一类非线性摩阻作用下主传动系统Hopf分岔特性,给出系统稳定域;在刮板输送机主传动系统扭振失稳边界点,采用中心流形理论对系统动力学模型进行降维,并依据规范型理论给出系统Hopf分岔类型与非线性摩阻系数的关系,数值仿真结果验证了理论分析的正确性。研究结果可为永磁电机驱动下刮板输送机系统的稳定运行提供理论依据。     

永磁电机驱动的刮板输送机主传动系统机电耦合扭振动态分岔研究EI北大核心CSCD

采用大功率交流永磁电机直接驱动刮板输送机能够减少中间传动环节,达到有效提高系统工作可靠性和减少能耗的目的,是现今大功率机电装备的发展趋势。以永磁电机驱动的刮板输送机为研究对象,考虑永磁电机直接驱动形式下刮板输送机主传动系统的扭振失稳现象以及该系统复杂机电耦合的特点,首先根据拉格朗日-麦克斯韦方程建立系统全局机电耦合动力学模型,并据此运用Hurwitz判据研究一类非线性摩阻作用下主传动系统Hopf分岔特性,给出系统稳定域;在刮板输送机主传动系统扭振失稳边界点,采用中心流形理论对系统动力学模型进行降维,并依据规范型理论给出系统Hopf分岔类型与非线性摩阻系数的关系,数值仿真结果验证了理论分析的正确性。研究结果可为永磁电机驱动下刮板输送机系统的稳定运行提供理论依据。