轴系推力轴承主动减振液压控制装置分析研究

介绍了能降低船舶推进轴系纵向振动的推力轴承主动减振液压控制装置,建立了推力轴承纵向振动及主动减振液压控制装置液压系统数学模型,利用MATLAB软件,对推进轴系所受螺旋桨的激励力、纵向振动位移及加速度进行了仿真分析。结果表明:主动减振液压控制装置能有效解决推进轴系的动态刚度与支承刚度之间的矛盾;且具有推进轴系纵向位移范围小、加速度响应幅值低以及减振降噪效果明显等特点,可为船舶推进轴系的研制提供技术支撑。     

半主动TMD控制双跨轴系过临界振动的研究

针对多轴串联机械通过临界转速时振动过大的问题,对调谐质量阻尼器在双跨轴系振动控制中的应用进行了研究。并基于转子结构,设计了具有对称结构的笼式半主动调谐质量阻尼器用于控制轴系振动;搭建了双跨转子实验台,在不改变转子轴系原有支撑形式上,在两根轴上分别安装了调谐质量阻尼器,对调谐质量阻尼器对轴系各跨转子振动的影响规律进行了实验研究。研究结果表明,不可控调谐质量阻尼器可以有效抑制安装所在轴临界转速附近的振动,对相邻轴影响较小,但会引起新共振峰。根据此实验结果通过开关控制策略实现调谐质量阻尼器半主动控制,说明半主动调谐质量阻尼器可以在不停机的情况下,抑制转子轴系通过各阶临界转速时的振动,避免失谐。     

自适应平衡梁轴承的均载能力及影响因素研究

针对高可靠性立式轴系可倾瓦推力轴承在轴线倾斜下的均载问题,研究自适应结构平衡梁支撑推力轴承的均载能力及影响因素;建立平衡梁组件的自适应动力学模型,给出轴线倾斜下考虑平衡梁弯曲变形的轴承系统耦合模型,并提出采用不均匀系数表征轴承的均载能力;基于模型分析工况参数和结构参数对轴承均载能力的影响,结果表明:平衡梁结构的均载能力并不是完全均载,轴承均载能力随着轴承载荷和轴线倾角的增大而减弱;推力瓦支点半径对轴承均载能力有较大影响,而连接圆柱体半径和下平衡梁支撑圆柱半径对瓦块载荷分布影响较小;对于立式轴系,合理控制轴线倾角可提高推力轴承的均载能力及轴系服役性能。     

螺旋桨弹性对推进轴系纵向振动特性影响研究

针对当前研究中多数模型未考虑螺旋桨弹性的问题,建立梁-弹簧振子构成的简化螺旋桨模型,分析螺旋桨不同简化方式对轴系纵向振动计算结果的影响,并进一步研究螺旋桨伞状模态频率与轴系纵振模态频率的关系对轴系纵振的影响。结果表明:螺旋桨伞状模态在轴系纵向振动中有明显体现;螺旋桨一阶伞状模态主要影响轴系前两阶纵向振动频率处的振动峰值;螺旋桨二阶伞状模态主要影响轴系第二阶纵向振动频率处的振动峰值;螺旋桨二阶伞状模态频率与轴系反共振频率接近时,能有效降低推力轴承处的振动功率流。     

摩擦激励下螺旋桨推进轴系弯扭耦合振动研究

螺旋桨推进轴系中水润滑轴承-轴颈摩擦诱导异常振动、噪声是制约舰艇隐身性能的重要因素,研究其成因机制和影响规律对于识别和有效控制异常振动、噪声具有重要价值。为此,从非线性摩擦和轴系整体动力学耦合的角度对螺旋桨推进轴系摩擦诱导振动问题进行分析。采用速度依赖型的Stribeck摩擦模型描述轴承-轴颈的动摩擦特性,考虑非线性摩擦-扭转振动-横向振动的耦合作用,在此基础上利用Hamilton原理和有限元法建立连续轴系的非线性动力学方程。运用Newmark-β法和Newton-Raphson迭代相结合的方式求解并获取系统非线性动力学响应,分析动摩擦特性及弯-扭耦合作用对轴系摩擦诱导振动的影响规律。结果表明,相较于纯扭转系统,弯-扭耦合系统更容易产生摩擦自激振动。除轴承-轴颈摩擦特性外,不稳定的弯曲模态同样为耦合系统摩擦自激振动的重要成因。     

移动载体上电磁轴承-转子系统的基础激励振动主动抑制

安装在移动载体上的电磁轴承-转子系统往往会受到来自其承载基础的振动激励干扰。对单自由度支承模型和多自由度转子模型在基础激励条件下的动力学响应进行比较分析,认为可以将基础激励引起的电磁轴承-转子系统定转子之间的相对运动等效为一个由基础加速度决定的强迫振动。提出一种基于基础加速度信号作为参考信号的自适应滤波器的电磁轴承-刚性转子系统基础激励响应抑制方法,并分析该方法抑制各种类型振动的有效范围,所需滤波器的阶数,以及滤波器自适应收敛的最佳权值。在电磁轴承-转子系统试验平台上进行试验,结果表明提出的控制方法对稳定的基础激励造成的转子振动响应能有效抑制,强制定转子间隙保持稳定,避免碰撞。     

摩擦式提升机钢丝绳鲁棒纵向振动抑制

矿井提升机在高速重载的运行工况下,由于钢丝绳自身误差以及外界干扰会产生钢丝绳的振动,很大程度上影响钢丝绳的使用寿命和乘坐人员的舒适性。针对此问题,以摩擦式提升机为研究对象,应用Hamilton原理建立系统的动力学模型,采用自适应鲁棒理论设计了提升钢丝绳纵向振动抑制边界控制策略,并以Lyapunov理论证明了所设计控制器的稳定性。仿真结果表明,所设计的自适应鲁棒控制器能有效地补偿钢丝绳弹性形变引起的振动位移偏移,同时获得了比传统比例-积分-微分（proportion integration differentiation,简称PID）算法更快速的振动抑制收敛速度。     

加载装置对轴系纵向振动试验影响分析及优化

陆上试验台是开展轴系设计及振动特性分析的重要平台,基于有限元法研究试验台推力加载装置刚度对轴系振动特性的影响,通过理论与试验相结合分析了液压推力加载装置的动态特性,进而提出低刚度气囊加载装置模型,开展结构设计和动态特性测试。最后,系统振动试验表明气囊加载装置可更真实的模拟螺旋桨静态载荷,避免了因刚度过大引起的附加约束问题。     

永磁型电主轴多频率振动的主动控制

为了有效抑制由砂轮质量不平衡及外部干扰引起的永磁型电主轴转子系统砂轮端的多频率成分振动,在无轴承永磁电机径向磁悬浮力产生原理的基础上,提出了一种基于最小方差快捷分块(FBLMS)的自适应滤波的永磁型双绕组电主轴柔性转子系统砂轮端多频率成分振动的主动控制方案。首先研究了双绕组永磁型电主轴结构及工作原理和径向控制力的模型,借助有限元法建立了永磁型电主轴柔性转子系统的动力学模型,分析了控制电流的不同成分对永磁体涡流损耗及电机定子铁损的影响,设计了永磁型电主轴柔性转子系统砂轮端多频率成分振动的主动控制系统,结果表明,提出的永磁型电主轴柔性转子系统砂轮端多频率成分振动控制方案具有明显的控制效果。     

肌电控制假手新型自动变速系统的分析研究

以肌电控制假手的传动机构为研究对象,提出了肌电控制假手的新型自动变速系统传动方案。考虑传动系统中齿轮副时变啮合刚度,各齿轮的横向、纵向振动及沿啮合线方向振动、中心构件的扭转支撑刚度等建立了新型自动变速系统的传动系统动力学模型,通过轴承将传动系统和结构系统耦合起来,推导建立了"两级行星齿轮-离合器-轴承-外壳体"的肌电控制假手自动变速系统的耦合动力学模型,采用有限元软件中的Lanczons算法分析得到了该系统动力特性,验证了该新型系统传动方案的可行性,从而为肌电控制假手的动态设计和性能分析提供了基础。     

Vibration from a shaft-bearing-plate system due to an axial excitation of helical gears

In this paper, a simplified model is studied to predict analytically the vibration from the helical gear system due to an axial excitation of helical gears. The simplified model describes gear, shaft, bearing, and housing. In order to obtain the axial force of helical gears, the mesh stiffness is calculated in the load deflection relation. The axial force is obtained from the solution of the equation of motion, using the mesh stiffness. It is used as a longitudinal excitation of the shaft, which in turn drives the gear housing through the bearing. In this study, the shaft is modeled as a rod, while the bearing is modeled as a parallel spring and damper only supporting longitudinal forces. The gear housing is modeled as a clamped circular plate with viscous damping. For the modeling of this system, transfer matrices for the rod and bearing are used, using a spectral method with four pole parameters. The model is validated by finite element analysis. Using the model, parameter studies are carried out. As a result, the linearized dynamic shaft force due to the gear excitation in the frequency domain was proposed. Out-of-plan displacement from the forced vibrating circular plate and the renewed mode normalization constant of the circular plate were also proposed. In order to control the axial vibration of the helical gear system, the plate was more important than the shaft and the bearing. Finally, the effect of the dominant design parameters for the gear system can be investigated by this model.     

DESIGN AND ANALYSIS OF NOVEL ACTIVE ACTUATOR TO CONTROL LOW FREQUENCY VIBRATIONS OF SHAFT SYSTEM

Aiming at providing with high-load capability in active vibration control of large-scale rotor system, a new type of active actuator to simultaneously reduce the dangers of low frequency flexural and torsional vibrations is designed. The actuator employs electro-hydraulic system and can provide a high and circumferential load. To initialize new research, the characteristics of various kinds of active actuators to control rotor shaft vibration are briefly introduced. The purpose of this paper is to introduce the preliminary results via presenting the structure, functions and operating principles, in particular, the working process of the electro-hydraulic system of the new actuator which includes a set of high speed electromagnetic valves and a series of sloping cone-shaped openings, and presenting the transmission relationships among the control parameters from control signals into the valves to active load onto shaft. The course of the work is dynamic, and a series of spatial forces and moments are put on the shaft to get an external resultant force to reduce excitations that induce vibration of shafts. By checking states of vibration, the actuator can control the impulse width and the interval of injection time for applying different control force to a vibration shaft in two circumference directions through the regulating action of a set of combination directional control valves. The results from simulating analysis and experiment show evidence of that this design can satisfy the case of active process of decreasing of flexural and torsional vibrations.     

深井提升钢丝绳纵向振动抑制策略

深井提升设备在运行过程中,提升钢丝绳的振动会引发提升容器的非期望振动,进而严重影响工作人员的乘坐舒适性以及系统安全性.以深井提升系统为研究对象,应用哈密顿原理建立系统的动力学方程,分析提升容器纵向振动产生的机理及振动抑制方向.基于李雅普诺夫理论,重新设计优化传统PD算法,提出一种改进的PD振动抑制算法,并证明了控制系统...     

TC4钛合金低频振动钻削切屑形态和钻削力研究

为研究TC4钛合金低频振动钻削过程中切屑形态与钻削参数和振动参数对钻削力（轴向力和扭矩）的影响规律,基于一种自主研制的低频振动刀柄,分别采用单因素法和正交试验法对钛合金进行了低频振动钻削试验,分析了不同钻削条件下的切屑形态和钻削力,建立了轴向力和扭矩的经验公式,并对钻削力的影响因素进行直观分析与方差分析。结果表明：试验系统在低频振动钻削TC4钛合金时,振幅与进给量之比接近临界断屑值0.81时断屑可靠,排屑顺畅;低频振动瞬时钻削力呈现出规律的正弦波形,钻削力动态分量远大于普通钻削,轴向力和扭矩均值可比普通钻削分别降低10%~15%和15%~20%;进给量对钻削力影响最为显著,振幅次之,钻削速度影响最小;建立的振动钻削经验模型误差保持在10%以内,可以较为准确地对该试验系统所选参数范围内的钻削力进行预测。     

悬臂式刚度自调谐吸振器动力学特性研究

根据轴力变化对悬臂式结构固有频率的改变规律,设计一种由压电材料驱动的刚度自调谐动力吸振器。首先,研究适用于这类吸振器的半主动控制方法,分别采用逐步寻优和遗传控制算法对吸振器固有振动频率进行实时调节;其次,结合实际受控系统进行动力学仿真分析;最后,在获得有效振动抑制的基础上进一步将吸振器应用于风洞测力模型的振动控制试验研究。试验结果表明：吸振器能够将风洞测力模型端部振动抑制效果提高至40dB以上,与其他类型的振动控制器相比具有更为优异的动力学性能。     

泵舱船体异常振动监测诊断及治理

船体局部振动问题较常见,对船舶航行危害较大.应用振动数据采集器对船泵舱船体局部异常振动进行了测量,结果表明:螺旋桨轴频、叶频、倍叶频等振动分量对船体振动影响较大;船体局部振动问题一般与结构抵抗变形的能力有关,提高局部结构的刚度,可明显降低局部结构振动.     

INVESTIGATION OF SIMULATION EXPERIMENT ON ACTIVE CONTROL OF TORSIONAL VIBRATION IN A TURBOGENERATOR SHAFT SYSTEM

According to the theoretical analysis and calculation on the base of continuous mass system, the simulation experimental investigation on active control of torsional vibration in a turbogenerator shaft system is conducted. A test installation with the excitation of generator motor and multi-stepped shaft system is established to simulate the torsional vibration of a turbogenerator rotor shaft system, and to examine the active control strategy presented. Some useful results are reached in the experimental study.     

柔性自适应桁架结构的振动控制方法实验研究

为提高结构对外部环境的抗干扰能力,构造了空间柔性自适应桁架结构,并对其主动控制进行了研究。通过加速度传感器测量位移的实验,建立了由dSPACE数据采集与处理系统、压电传感器、压电作动器、桁架结构和微机实时测控组成的实时计算机控制系统。基于自适应桁架结构的有限元理论,采用改进的二次积分力反馈控制方法,研究了空间柔性自适应桁架结构的振动主动控制问题。通过正弦激励进行了实时控制实验,给出了控制前后节点18x方向的位移振幅抑制变化情况及功率谱响应曲线。实验研究结果表明,该控制方案对空间柔性结构的低频大幅振动有很好的控制效果。     

轴承载荷对转子系统各支承的耦合振动分析

以多支承转子 轴承 弹性基础系统为研究对象,对多支承转子系统某支承处轴承载荷变化引起不同支承点处轴及轴承的耦合振动响应进行了研究。首先,建立了多支承转子系统支承间的耦合振动模型,并进行了仿真和试验,耦合振动模型考虑了每个支承处的油膜耦合效应,通过轴承载荷敏感度矩阵得到各支承耦合力;然后,利用龙格库塔法对油膜刚度为定刚度和动刚度两种情况下的转子系统进行了数值分析及仿真;最后,在8支承转子试验台上进行试验,采取改变某一支承处的位移来得到轴承载荷的变化,并提取各支承处的振动信号。结果表明,轴承位置在稳态和瞬态两种情况下改变时振动响应明显不同,油膜刚度为动刚度的分析结果更为合理。     

阵列式扰振力测量平台及其测量策略

为了测量大质量设备的多维扰振力,设计了一种基于传感器阵列式分布的多维扰振测量平台.该平台基于压电传感器采用了冗余式阵列的振动测量策略,解决了大负载及高刚度的测量要求,避免了结构耦合引入的测量精度损失.同时,为了克服阵列式测量引入的冗余测量误差,本文基于广义逆求解法进行测量精度优化,针对不同的被测振源选取不同位置的传感器...