轴瓦变形时转子系统的动力学特性

针对常见的轴瓦畸变故障，通过试验对比分析不同轴瓦形状、具有偏心质量及耦合故障时转子系统的动力学特性，结果表明：低转速下的试验结果易受试验台本身的影响；轴瓦变形、质量偏心及耦合故障的存在均会导致振动幅值较正常轴瓦增大；轴心轨迹可以反映轴瓦畸变，根据突变幅值和轴心轨迹可以定性判断畸变特征；耦合故障的存在会使系统运行处于不利状态。     

动静压耦合效应下气体轴承流场特性分析

为研究静压气体轴承的动静压耦合效应机制及其对流场压力分布、承载力等特性的影响,以高速静压气体轴承为研究对象,采用CFD数值仿真方法,在不同偏心率及转速条件下对流场特性、动静压耦合效应机制、承载力以及偏心角进行分析研究。研究表明:转速和偏心率变化导致的气体黏性力、压差流和气体可压缩性变化,影响流场动静压耦合效应的强度,且造成流场的周向压力分布不对称,进而导致承载力及偏心角的变化;在相同偏心率下,承载力随转速升高而单调递增,偏心角随转速升高呈现非线性变化规律;在相同转速下,当转子保持在低速范围内时,偏心角随偏心率增大而增大,高速时则相反。     

转子三维偏心下气体箔片轴承的静、动态承载特性分析

为分析转子三维偏心下气体箔片轴承的静、动态承载特性,通过引入2个偏心角来描述转子三维偏心状态,并建立了三维偏心下气体箔片轴承的静、动态承载特性及轴承-转子系统动力学计算模型。以某气体箔片轴承为例,分析了其静、动态承载特性及转子动力学特性,结果表明：转子的三维偏心会导致气膜力分布在轴向上偏移;随转速增大,气膜的各向等效刚度、等效阻尼均不接近于0;随偏心角增大,气膜的各向等效刚度、等效阻尼近似呈指数增大;转子的运转从初始的三维偏心过渡至稳定时的二维偏心,最终在平衡位置处以低频、小振幅的振动形式稳定运转。     

含团聚物潮湿细粒煤与弛张筛板耦合振动分析

为了明确筛分过程中含团聚物潮湿细粒煤物料群与弛张筛板间的耦合振动规律,首先,通过理论计算推导了单团聚物或物料颗粒与振动筛板碰撞的抛射速度及最大冲击力表达式;其次,构建了含团聚物潮湿细粒煤物料群?非线性弛张筛板的筛分过程联合仿真模型,并通过试验对其有效性进行了验证;最后,采用联合仿真模拟分析了振动参数对物料群与筛板间耦合动力学特性的影响。结果表明：单团聚物或物料颗粒抛射速度及最大冲击力由弛张筛板恢复系数、安装倾角、振动幅值、振动频率及振动角等参数共同决定;稳定筛分过程中,含团聚物潮湿细粒煤物料群非线性时变激励使弛张筛板产生拍振,物料群平均法向速度随筛板振动幅值及振动频率的增大而增大;适当增大筛板振动频率可提高物料群的筛分效率和生产率。研究结果为弛张筛筛分性能的优化及最优工作g值的确定提供了参考。     

表面半电极含金属芯PVDF纤维振动传感特性研究

模仿蜘蛛等昆虫的毛发感受器结构,在制备好的含金属芯PVDF纤维的一半纵向表面均匀涂镀导电银浆用作表面电极,极化之后制备成表面半电极含金属芯PVDF纤维(HMPF)振动传感器。将HMPF粘贴在基体上形成悬臂梁结构的HMPF振动传感器。建立悬臂梁结构HMPF的振动传感模型,并搭建实验系统进行验证。理论和实验结果表明,HMPF可以感知基体振动的幅值和频率,并具有明显的振动方向感知能力,具有广泛的工程应用前景。     

压电式六维加速度传感器输入输出特性研究

针对目前六维加速度传感器普遍存在解耦过程复杂、计算效率低的现状,在ADAMS软件中对已有的一种压电式六维加速度传感器进行建模研究,分析不同驱动条件下传感器的输出特性,探究在该压电式传感器解耦过程中忽略动平台相对于静平台的运动对传感器解耦计算效率及精度的影响,并绘制出理论输出误差与加速度输入量中线幅值、线频率、角幅值和角频率间的关系曲线。研究表明：解耦计算时忽略该传感器动平台相对于静平台的运动会引入一定的误差且该误差取决于加速度输入量,当输入量满足一定条件时,通过简化解耦算法得到的加速度与简化前的解耦算法所得的加速度相比,所引入的额外误差不超过0.2%,而计算速度可提高2倍。     

轧制力动态特性影响下的轧机辊系振动行为研究

考虑受辊系振动影响时轧制力的动态特性,建立了板带轧机辊系非线性振动模型。采用平均法求解得到振动系统的幅频响应,分析不同轧制速度和外激励幅值对幅频特性的影响规律。运用奇异性理论分析振动系统静态分岔行为,得到系统分岔的转迁集以及出现不同振动形态的临界条件。以轧制速度为分岔参数,研究轧机辊系振动系统动态分岔特性。结果表明：轧机辊系振动行为对轧制速度变化十分敏感,振动幅值随着外激励幅值和轧制速度增大而增大,系统不稳定频率范围随着轧制速度提高而减小,随外激励幅值增大而增大;系统随轧制速度变化出现阵发性混沌运动,结合最大Lyapunov指数曲线得到稳定轧制时的速度范围。研究结果为抑制轧机振动和保障轧机稳定运行提供了理论参考。     

一种磁流体动力学线振动传感器的结构设计

阐述了基于磁流体动力学的新型线振动传感器的工作原理及结构设计方法,并对其进行了磁场和运动学仿真。从磁流体动力学基本原理出发,分析了影响传感器输出特性的关键因素,在传感器磁路分析的基础上提出了新型线振动传感器结构设计的方法。利用MAXWELL磁场仿真软件对传感器内部磁路进行了仿真分析。结果表明,设计的磁场均匀度较好(不均匀度16%)。利用Fluent软件对传感器内部导电流体的运动特性进行了仿真分析。结果表明,传感器的输出灵敏度会受到导电流体的物性参数(密度、黏度和电导率等)、流体通道尺寸参数以及磁场均匀度的影响;此外,由于导电流体运动产生的诱导磁场约在10~(-8) T量级(?0.16 T),可以忽略。     

某车液压助力转向系统动态特性的仿真

为了分析某车齿轮齿条式液压助力转向系统的动态特性,建立了液压系统转向控制阀、转向液压缸及其他主要元件的数学模型。采用SIMULINK对该系统进行分析,仿真模型以前轮受到交变载荷时产生的偏转角为输入,以转向液压缸输出力为输出。仿真结果表明,当转角频率不变时,液压缸输出力随前轮转角幅值增大而增大;当转角幅值不变时,液压缸输出力随前轮转角频率增大而增大。最后,为了改善液压助力转向系统的动态特性,分析了扭杆刚度、转向液压缸负载质量和液压系统的液体体积弹性模量对液压缸输出力的影响。     

带有弹性偏心块惯性振动机过渡过程的动态响应分析

针对惯性振动机启动和停车过渡过程中经过共振区时振动时幅值的急剧增大问题，提出了一种带有弹性偏心块结构的惯性式振动机，分析了振动机过渡过程的动态响应问题。应用达朗贝尔原理建立带有弹性偏心块结构的四自由度振动机系统的动力学方程。提出运用龙格-库塔法数值方法求解振动机起停过程中偏心块转动量、位置、振动机的位移与速度变量随时间的变化关系，确定振动系统在振动中的共振时的最大振幅。与固定偏心块的单轴惯性振动机响应对比，在共振时最大振幅值较后者小。同时与ADAMS振动模型仿真过渡过程结果对比，验证了理论分析的正确性。论文研究将为工程中惯性振动机共振时振幅值的减少提供理论参考。     

多泵磁流体动力学角速度传感器的低频拓展设计研究

针对磁流体动力角速度传感器对低频( <1 Hz)信号检测性能差的问题,在原有的角速度传感器的基础上提出了一种 含多磁流体动力泵的角速度传感器。 采用改进传感器机械结构的方法,在流体通道边缘周向上均匀构建多个磁流体动力 泵,并优化了流体泵磁极形状,以提高流体传感环中径向流速分布大小与稳定性,增强低频下科里奥利力效应。 仿真与实验 结果表明设计的多泵结构传感器相比于单泵结构,径向流速分布提高了 20. 28% ,流体泵通道磁场均匀度增加了 38. 36% 。 测试实验中施加补偿电流后,传感器可以实现对低频角速度信号的检测,全通带范围内幅值波动误差小于 0. 5% ,相位差减 小到 0 ~ 10°范围内。     

无源伺服反馈多输出低频振动传感器

介绍了一种无源多输出低频振动传感器,可同时测量加速度和速度。利用无源伺服反馈控制技术,传感器呈现速度摆特性,但该速度摆不是通常意义上大阻尼状态的速度摆,对摆体特性进行了详细的数学分析,仅使用一种换能方式即实现了加速度和速度两组物理量的测量,证明了速度输出是速度摆速度计,加速度输出是速度摆加速度计。对传感器特性,尤其是加速度输出特性进行了较为详细的分析。最后,对传感器进行了测试,得到该传感器的加速度输出和速度输出在0.1~100 Hz有较好的频率响应特性,可以满足低频工程振动测量的需求,且实现了一只传感器同时测量加速度和速度两种物理参量。     

Note: anti-strong-disturbance signal processing method of vortex flowmeter with two sensors

Some digital signal processing methods have been used to deal with the output signal of vortex flowmeter for extracting the flow rate frequency from the noisy output of vortex flow rate sensor and achieving the measurement of small flow rate. In applications, however, the power of noise is larger than that of flow rate sometimes. These strong disturbances are caused by pipe vibration mostly. Under this condition the previous digital signal processing methods will be unavailable. Therefore, an anti-strong-disturbance solution is studied for the vortex flowmeter with two sensors in this Note. In this solution, two piezoelectric sensors are installed in the vortex probe. One is called the flow rate sensor for measuring both the flow rate and vibration noise, and the other is called the vibration sensor for detecting the vibration noise and sensing the flow rate signal weakly at the same time. An anti-strong-disturbance signal processing method combining the frequency-domain substation algorithm with the frequency-variance calculation algorithm is proposed to identify the flow rate frequency. When the peak number of amplitude spectrum of the flow rate sensor is different from that of the vibration sensor, the frequency-domain subtraction algorithm will be adopted; when the peak number of amplitude spectrum of the flow rate sensor is the same as that of the vibration sensor, the frequency-variance calculation algorithm will be employed. The whole algorithm is implemented in real time by an ultralow power micro control unit (MCU) to meet requirements of process instrumentation. The experimental results show that this method can obtain the flow rate frequency correctly even if the power of the pipe vibration noise is larger than that of the vortex flow rate signal.     

神经网络加速度传感器在振动压实中应用研究

在车载式振动压路机压实度检测中利用加速度传感器对信号的检测,由于加速度传感器受自身性能、安装位置、方向、土壤压实度和振动压路机振动轮振动量等随机性、不确定性和模糊性的环境因素的影响。使得加速度传感器的信号输出是一种典型的非线性系统。RBF神经网络因具有较强的自组织性、自学习能力和自适应性等优势,更适合对加速度传感器的输出进行仿真与预测。基于Matlab程序建立了加速度传感器的神经网络模型,通过神经网络的优势性能对加速度传感器在信号检测中进行预测。     

基于双稳态磁耦合效应的瓦级高功率电磁振动能量收集器

提出一种基于双稳态磁耦合效应的高密度电磁振动能量收集器,通过引入导磁铁心绕组对中间悬浮磁铁产生非线性磁力,可以产生双稳态势能阱实现低频段工作频带的拓宽。同时,导磁铁心与悬浮磁铁之间的强磁耦合作用能够增强线圈内部的磁通量变化进而提高输出功率。针对双稳态磁耦合振动能量收集器进行动力学建模仿真和试验测试分析,结果表明悬浮磁铁与导磁铁心之间的非线性磁耦合效应促使磁铁在两个势能阱之间进行大振幅的混沌或周期性振动,将工作频率范围拓宽至8～18 Hz。在受到加速度为4g的正弦振动直接激励时,能量收集器的输出功率为1.082 W,达到瓦级高功率输出,有望实现工业物联网传感节点的自供电,助力万物互联。     

变传感器设定值的科氏质量流量管控制方法

在科氏质量流量计中,流量管的稳幅振动是准确测量的前提。当两相流发生时,科氏质量流量管无法维持在最佳幅值下振动,导致传感器输出信号幅值波动大。针对两相流下流量管幅值控制面临的问题,分析影响流量管振动幅值大小和稳定性的因素,提出跟踪传感器信号幅值、变传感器信号设定值的控制方法,在研制的数字式科氏质量流量变送器上实时实现,并在气-液两相流实验装置上进行2种设定值方法的对比实验。实验结果表明,在不同含气量和控制及时性的情况下,变传感器设定值的控制方法均具有良好的信号跟踪和幅值控制的性能,流量管振动较平稳,传感器信号幅值波动范围小,极大地减小了两相流测量过程中的波动性。     

基于转动支承梁式的光纤光栅低频加速度传感器

为了实现低频振动的高灵敏度测量,设计了一种基于转动支撑梁的新型光纤布拉格光栅加速度计。 通过分析其振动 模型和 MATLAB 数值计算,优化了传感器的结构参数,设计传感器理论灵敏度为 1 725 pm / g,固有频率为 68. 4 Hz。 同时通 过 COMSOL 模拟分析传感器的动态特性,其模拟结果与理论分析吻合。 频响特性和幅值特性实验结果表明光纤光栅加速度 计在加速度 0 ~ 2 g、工作频率 0. 5 ~ 20 Hz 的范围内,传感器加速度特性曲线呈现良好线性关系,灵敏度高达 1 495. 2 pm / g,重 复性良好。 该传感器结构简单紧凑,轴承结构有效减少悬臂梁振动过程中的弹性能耗,可显著提高其灵敏度,能够实现低频 振动信号的探测。     

浮环轴向长度对高速轻载涡轮增压器转子系统振动特性影响研究

浮环轴承内外轴向长度结构参数会影响油膜压力分布与偏心率,产生显著分频振动而引发高速轻载涡轮增压器转子非线性振动故障。基于流体润滑理论和浮环力矩平衡方程,推导了含浮环轴承的涡轮增压器转子系统动力学方程,揭示浮环轴承轴向长度与转子系统振动响应之间的关系。以某型汽油机用涡轮增压器转子系统为例,分析浮环内、外轴向长度对轴承油膜压力、偏心率等动力特性的影响,构建转子系统动力学有限元模型,通过三维振动瀑布图研究不同浮环轴向长度下转子系统频域瞬态振动响应,结果表明：浮环内轴向长度从2.6增加到4.6 mm,导致浮环转速升高,最大内油膜压力减小,轴颈偏心率降低,分频幅值增加且出现分频的轴颈转速由142 kr/min降至76 kr/min,更易产生明显的非线性涡动现象;浮环外轴向长度从3.6增加到6.15 mm,使浮环转速降低,最大外油膜压力变小,浮环偏心率及轴颈相对浮环的偏心率减小,低转速下分频幅值减少且出现分频的轴颈转速由10 kr/min升至22 kr/min,可抑制转子系统过早发生非线性涡动,为浮环轴承结构参数设计与试验提供理论支撑。     

带有加速度反馈的柔性机械臂振动控制

以柔性臂末端点切向加速度作反馈量。结合柔性臂机电耦合特性,得到了以柔性臂末端点转角θｔ为输出,以柔性臂给定转角θｄ为输入的传递函数。将时域的二次型目标函数转化为频域的二次型目标函数,求解加速度增益。实验结果证明了加速度反馈抑制柔性臂振动的有效性和实用性。     

广义边界下含双相流水平井钻柱频率特性分析

钻柱在内流作用和旋转因素的影响下容易产生耦合振动,发生疲劳失效。本文基于微分求积法（DQM）对含双相流水平井钻柱耦合动力学特性进行了研究。利用扩展的Hamilton变分原理建立了计入内流、轴向压力及旋转等因素影响的水平井钻柱动力学方程。在振动问题中考虑了广义边界条件,通过改变边界等效弹簧刚度将模型简化为简支、悬臂等简单边界条件模型进行研究。通过分析旋转角速度、轴向压力、液相流速、气体体积分数等因素对模型频率特性的影响,得到了无量纲固有频率随不同参数变化的特征曲线。分析结果表明：不同边界条件下模型的频率特性曲线有很大的差别;气体体积分数对临界流速的影响在悬臂管系统中表现的更为明显;在简支管模型中,随着轴力的增大会产生模态耦合颤振。此外,通过液相流速和旋转角速度的频率云图展示了两种因素对钻柱频率特性的影响。