带主动电磁阻尼器的裂纹转子系统动力学

从理论上分析了带主动电磁阻尼器的裂纹转子系统的动力特性,讨论了裂纹对带主动电磁阻尼器的转子系统稳定性及不平衡响应特性的影响。结果表明,带主动电磁阻尼器的裂纹转子系统的动力特性比无控制系统的传统裂纹转子系统的特性更为复杂。如果在主动电磁阻尼器控制系统的设计时没有考虑到裂纹的影响,那么在一定的条件下裂纹会导致带主动电磁阻尼器的转子系统失去稳定性。在转子系统中采用对转子振动高效的控制策略可能隐藏了转子系统中存在裂纹的特征,不利于裂纹的诊断。当转子系统的振动被主动电磁阻尼器完全控制时,在带主动电磁阻尼器的转子系统中只能够利用亚临界转速区响应中的2倍和3倍超谐波成份来作为诊断裂纹的指标。     

磁控挤压油膜阻尼器转子系统动力特性试验研究

为了改善传统挤压油膜阻尼器动力特性不可控的不足，提出了一种通过电磁效应来控制挤压油膜阻尼器动力特性的新结构，在一个双盘柔性转子系统上测量了不同磁场强度条件下磁控挤压油膜阻尼器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。结果表明了这种新型磁控挤压油膜阻尼器不仅具有良好的特性可控性，而且在设计合理的条件下还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。     

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。     

磁流变液阻尼器-转子-滑动轴承系统稳定性实验研究

通过实验研究了支承在磁流变液阻尼器和滑动轴承上的转子系统在振动主动控制过程中的运动稳定性问题，实验发现，当转子升速，控制电流稳定时，随着控制电流的增大，在一定转速范围内会出现由滑动轴承引起的油膜涡动和油膜振荡，而当转速稳定，突然施加或撤除控制电流时，转子的振动可在短时间内达到新的稳态，不会发生失稳，此后，在一定转速和控制电流条件下转子系统仍会发生失稳，但采用开关控制抑制转子临界振动时系统能稳定运转，研究表明，由控制电流决定的阻尼器支承刚度是影响转子系统稳定性的关键因素。     

挤压油膜阻尼器同心度及碰摩对转子振动特性的影响

为了探明挤压油膜阻尼器存在不同心度以及碰摩故障时转子系统的振动特性,建立了带挤压油膜阻尼器的转子系统动力学模型,考虑了阻尼器不同心度以及油膜环碰摩故障等因素,并搭建实验器系统进行了实验验证。理论分析与实验结果表明,转子涡动半径越大,阻尼器的安装不同心度对转子振动影响越强;挤压油膜阻尼器不同心度越大,转子振动幅值越小,但非线性振动风险迅速增加;阻尼器偏心比过大时油膜内、外环可能发生碰摩,激起转子反进动固有频率,且振动幅值表现出剧烈波动现象。     

阻尼对摩擦力作用下转子系统弯扭耦合振动特性的影响

通过采用Lagrange方程推导出不平衡转子系统弯扭耦合非线性振动的动力学微分方程组,应用数值方法分析了在摩擦力作用下转子系统的弯扭耦合振动特性。最终通过对分叉图、三维谱图、时域曲线图、相图和Poincaré截面的分析,得到了摩擦力作用下转子系统中蕴含的各种复杂非线性动力学行为,并分析转子系统阻尼比对系统动态响应特性的影响。所揭示的振动特性为转子系统的状态识别、诊断和安全经济运行提供一定的理论依据。     

滚珠自动控制转子系统强迫振动研究(1/2次分数谐波振动)EI北大核心CSCD

应用两个滚珠在线自动平衡转子系统,并控制转子系统的强迫振动。目前相关研究主要集中在线性转子系统,然而实际的转子系统大多属于非线性系统,特别是在常见的滚动轴承等支承的转子系统中,由于装配误差等原因出现弱非线性弹性恢复力。对具有弱非线性弹性恢复力作用的转子系统,在已完成的对主振动控制研究的基础上,通过理论解析与数值模拟,研究了两滚珠平衡制振时转子系统的1/2次分数谐波振动的响应特性及滚珠质量对振动响应大小的影响规律等。研究表明平衡滚珠在高速区域能够完全平衡非线性转子系统,对系统的1/2次分数谐波振动具有良好的制振性能。     

滚珠自动控制转子系统强迫振动研究(1/2次分数谐波振动)

应用两个滚珠在线自动平衡转子系统,并控制转子系统的强迫振动。目前相关研究主要集中在线性转子系统,然而实际的转子系统大多属于非线性系统,特别是在常见的滚动轴承等支承的转子系统中,由于装配误差等原因出现弱非线性弹性恢复力。对具有弱非线性弹性恢复力作用的转子系统,在已完成的对主振动控制研究的基础上,通过理论解析与数值模拟,研究了两滚珠平衡制振时转子系统的1/2次分数谐波振动的响应特性及滚珠质量对振动响应大小的影响规律等。研究表明平衡滚珠在高速区域能够完全平衡非线性转子系统,对系统的1/2次分数谐波振动具有良好的制振性能。     

弹性环式挤压油膜阻尼器减振机理初探

弹性环挤压油膜阻尼器是一种新型的旋转机械支点阻尼器，其良好的减振特性，能够有效地对转子一支承系统振动进行控制。本文通过对ERSFD动力特性的理论和试验研究，初步从三个方面获得了减振机理：油膜阻尼吸收部分振动能量；弹性环凸台接触状态能控制支点刚度，从而调整临界转速，减小振动峰值；弹性环通过变形储存部分振动能量并缓慢释放。     

转子系统振动特性优化设计研究

研究转子及其支承系统振动特性优化设计方法,并以Matlab软件作为平台,开发出基于传递矩阵法的转子系统的振动特性优化设计软件,利用该软件对某一大型实验转子系统的振动特性进行优化设计,优化设计后的转子系统更具安全性,并且更加逼真地模拟实际机组的振动特性.     

发电机碳刷多点全周摩擦引起的不稳定振动分析

以发电机碳刷与转轴之间发生的摩擦振动为对象,研究这类特殊周向多点全周摩擦振动机理。根据碳刷工作原理,建立多点全周摩擦力计算模型,采用热弹性力学方法建立摩擦截面温度场和转子热弯曲计算模型,将热弯曲模型与转子振动有限元模型耦合求解振动响应。以某发电机为例进行分析,仿真分析和试验研究了碳刷轴全周摩擦振动特征。研究表明,发电机碳刷与转轴之间的多点全周摩擦会引发振动周期性波动和爬升,不稳定现象与不平衡力、碳刷-转轴不同心度和碳刷摩擦因数有关,可以通过精细动平衡、适当增大碳刷-转轴不同心度和减小碳刷摩擦因数来消除。     

高速转子整机动平衡仪的开发与研究

转子动平衡的关键是提取转子不平衡振动的振幅与相位。A／D在转子不平衡振动的一个周期内，采到的点数越多，求得的振幅与相位越准，动平衡效果也就越好。本文围绕提高相位和振幅测量精度，详细论述高速转子整机动平衡仪的软、硬件设计，并通过实例介绍其在生产实际中的应用。     

Performance of high speed air spindle motor equipped with composite squirrel cage rotor

The dynamic characteristics of a built-in motor type air spindle system can be improved by the reduction of mass of squirrel cage rotor because the critical whirling vibration frequency of a high speed air spindle system is highly dependent on the rotor mass of motor and the spindle specific bending modulus. In this paper the rotor of an AC induction motor was manufactured using magnetic powder containing epoxy composite whose density is half of conventional metal rotor and the motor shaft was made of high modulus carbon fiber epoxy composite material. In order to enhance the magnetic flux of the composite squirrel cage rotor of the motor, a steel core was inserted into the composite rotor. The magnetic behavior of composite squirrel cage rotor was analyzed with respect to shapes and positions of the conductor bars and the steel core of the rotor, and the optimal configuration for the dynamic performance of the rotor system was proposed.     

气隙偏心下永磁电机转子系统的振动特性分析

研究气隙偏心对永磁同步电机转子系统振动特性的影响。建立了气隙偏心下转子的动力学模型,结合永磁同步电机在带负载工作下转子永磁体及电枢电流共同形成的气隙磁场分布情况,利用Maxwell应力张量法计算了气隙偏心造成的不平衡磁拉力,并代入转子系统运动方程;通过实例分析,详细讨论了不同偏心以及负载类型对转子系统振动特性的影响。结果表明：质量偏心在增大转子振动的同时会削弱不平衡磁拉力的影响,使振动趋于规则;初始静偏心的大小和方向都将影响转子振动特性,当其方向和重力方向相反,振动强度将有所减弱;当外部负载转矩发生变化,其相应谐波频率的振动将被激发出来。     

裂纹非线性呼吸行为对转子临界转速的影响

为了研究复杂涡动引起的裂纹非线性呼吸行为对转子临界转速的影响,构建了带横向裂纹Jeffcott转子的通用运动方程,利用新建运动方程对临界转速附近裂纹转子的稳态响应进行了数值研究。发现裂纹的非线性呼吸行为对转子不但具有增强稳定性的作用(与开裂纹转子相比),而且在一定条件下具有降低振动响应的作用(与无裂纹转子相比)。与无裂纹转子相似,稳定的裂纹转子的临界转速等于响应振幅最大且重心转向约90°对应的转速。裂纹转子的临界转速值随不平衡量方位角在开裂纹和闭裂纹转子固有频率之间变化。在转子实验台上进行了裂纹转子通过临界转速的实验验证,观察数据支持理论研究结果。     

基于LMS算法的磁悬浮轴承系统振动补偿

主动磁悬浮轴承转子高速旋转时会对系统产生周期性不平衡激振力响应,此响应会降低系统的控制精度、稳定性以及限制转子速度的提高等.针对此响应对系统的影响,首先,从轴承转子机械特性及系统控制过程分析系统周期性力产生的原因;其次,以振动在系统控制过程中体现的正弦形式信号为处理对象,采用最小均方差(LMS)算法与数字PID联合控制的方法实现滤波补偿;然后,通过分析定步长LMS算法与PID参数及被处理信号的频率的相互影响,提出了一种依据转子位移信号频率变化而实时变频切换补偿的控制策略;最后通过实验台实验验证了方法的有效性,为轴承转速的进一步提高奠定基础.     

一种考虑径向-轴向碰摩的双盘转子-机匣系统力学模型的建立

建立一个新型径向-轴向复合碰摩转子-机匣系统力学模型,基于轴向碰摩由盘的偏转导致的假设,考虑到振动过程中转轴的挠曲线是一空间曲线,依据偏转角微小角度矢量合成原则,求解出偏转角的振动位移表达式,并以此为基础详细推导了双盘转、静子碰摩点的分布及运动微分方程。本模型既能同时描述转、静子的弯曲振动和扭转振动,又能描述转、静子间的轴向碰摩和径向碰摩,且轴向碰摩和径向碰摩既可以独立发生,亦可共同发生。所建立的力学模型为数值仿真分析,及进一步的研究径向-轴向复合碰摩系统的弯扭耦合非线性振动特性奠定了基础。     

基于磁力等效原理的刚性磁悬浮转子系统高精度在线动平衡

针对磁悬浮飞轮转子不平衡振动问题,提出了一种在线动平衡方法。其基于磁轴承控制作用力与转子不平衡离心力之间的等效原理,通过检测磁轴承的控制作用力解算转子不平衡校正质量。设计了零位移控制器,使转子绕几何轴旋转,此时磁轴承的控制作用力与控制电流呈线性关系,通过测量控制电流来准确获得磁轴承的控制作用力。该方法消除了传统方法由动力学模型过度简化带来的误差,尤其适用于强陀螺效应的扁平型刚性磁悬浮转子系统。实验验证了该方法的有效性,对提高磁悬浮转子系统的动平衡精度具有实际意义。     

Calculating the Forces Created by an Electrodynamic Wheel Using a 2-D Steady-State Finite-Element Method

We present a two-dimensional complex steady-state finite-element method for calculating the lift and thrust or breaking forces created when a magnetic rotor is translationally moved and rotated over a conducting sheet. The method replaces the magnetic rotor with an equivalent current sheet by equating the current sheet's and magnet rotor's magnetic vector potentials. We validate the steady-state method by comparing the forces with transient finite-element models. The utility of this steady-state model is that it enables a study of the effects of parameter changes for such a machine to be undertaken rapidly.