水轮发电机组轴系松动-碰摩耦合故障的动态响应

为研究非线性因素引起水轮发电机组轴承松动和转子碰摩故障,考虑定子与基础间的连接刚度和阻尼,建立了轴承松动与转子碰摩耦合故障下,具有6自由度的水轮发电机组轴系动力学模型.通过分岔图、Poincaré映射图和幅值谱图,分析了机组轴系随转频比和转子质量偏心变化的非线性动态响应.研究表明:机组转子和松动轴承有周期1运动、周期3运动及复杂的拟周期运动;在1/3倍频处存在幅值较大的低频谐波分量;随着转子质量偏心的增大,转子与定子间发生碰摩的区域不断增大,其动力学响应趋于复杂.     

齿轮系统的周期运动及分岔特性

建立了包含时变啮合刚度、综合啮合误差和齿侧间隙等在内的齿轮传动系统非线性动力学模型.对模型进行了无量纲化处理,基于数值仿真,主要分析了时变啮合刚度和综合啮合误差对系统周期特性的影响.结果表明时变啮合刚度和综合啮合误差的改变使得系统的周期运动形式呈现多样化,随着参数值增大,系统的周期运动特性变得相对复杂.     

两级齿轮传动系统的周期运动及分岔分析

为研究齿轮传动系统中综合传动误差、时变啮合刚度和齿侧间隙等多非线性因素的耦合对系统振动特性的影响,以两级齿轮传动系统的动力学模型为研究对象,计算了齿轮副的时变啮合刚度、等效啮合阻尼等动力学参数.采用数值仿真的方法研究了系统的周期运动在不同工况下的分岔过程,以及载荷、综合传动误差幅值和阻尼比等系统参数对系统动力学行为的影响.结果表明:随着啮合频率的变化,系统发生周期倍化分岔、Hopf分岔、周期泡型分岔等多种分岔形式;在低频和中频区域,由于周期1运动的分岔的不可逆性,出现了共存分岔模式和吸引子共存等复杂非线性现象.     

一类冲击掘进系统的粘滑运动分析

建立了一种含干摩擦的冲击掘进系统的动力学模型,给出了判定系统碰撞粘滑分界点的条件,得出了系统各阶段的运动微分方程,并基于辅助函数实现了微分方程的统一表述.利用数值模拟分析了系统的非线性动力学行为以及参数变化对冲击掘进系统工作效率的影响.研究表明:系统周期粘滑运动由四个阶段构成;沿着激励频率减小的方向,系统由稳定的周期运动通过周期倍化分岔通向混沌运动,经过若干次周期运动与混沌运动的交替,最终退化为周期运动;系统推进速度随着激励频率的增大呈现波动减小趋势,随着激振器所受恒力的增大先增大,后减小,达到极小值后又逐渐增大;随着系统质量系数的增大推进速度逐渐减小.     

铁路车辆油压减振器动力学数值仿真

以铁路车辆减振器为例,建立了减振器系统动力学的模型, 应用MATLAB研究了系统的位移、幅频特性和相频特性.仿真结果表明,系统振动振幅经几个周期后逐渐衰减并趋于稳定;随着附加质量的增加,低阶共振频率减小,低阶振幅增大,而高阶共振频率变化不明显;随着减振器等效刚度的增加,低阶共振频率增大,低阶振幅明显增大,而高阶共振频率变化不明显;随着减振器阻尼的增加,低阶共振频率变化不明显,低阶振幅明显下降,而高阶共振频率降低.     

转子-轴承系统的润滑与碰摩特性分析

在同时考虑轴承油膜力、非线性密封力对碰摩转子影响的基础上,建立了多因素耦合的碰摩转子系统动力学模型.对转子系统在运行过程中的非线性碰摩行为进行了数值仿真,发现随着转子激励频率的增加,系统响应呈现出周期运动和拟周期运动交替出现,最后到达混沌运动及其演变过程.     

运动约束亚音速二维粘弹性壁板的非线性颤振

为研究粘弹性悬臂壁板在亚音速气流和非线性运动约束联合作用下的稳定性及非线性颤振,基于Hamilton原理建立了悬臂壁板的运动方程,并采用Galerkin方法将其转化为常微分方程组,在参数平面内研究了系统的颤振失稳及发散失稳边界.采用数值模拟方法并根据不同的运动响应将颤振失稳区划分为3个子区域,研究了颤振失稳区内,系统复杂的运动响应.结果表明:系统出现了颤振失稳;非线性因素系统在颤振失稳后处于极限环运动状态;周期-3运动及周期-5运动会伴随着混沌运动产生;随着动压的增大,系统最后将呈现发散运动.      

不对称裂纹轴承转子系统的非线性动力学

转子出现裂纹时,切向刚度的变化对动力学响应有非常大的影响,为探明振动响应的改变规律,研究油膜力作用下不对称裂纹轴承转子系统的动力学行为.首先建立系统的动力学模型,其次采用数值积分法求解系统的非线性振动响应,综合利用分岔图、Pioncare截面图、时间响应图分析裂纹角和裂纹深度对系统运动状态的影响.研究表明:在亚临界转速区域内,裂纹角和裂纹深度对系统的振动响应影响不大;在超临界转速区域,裂纹疲劳损伤对系统的非线性响应影响较大,低周期、高周期、拟周期以及混沌振动响应交替出现.     

质量偏心对裂纹转子系统振动特性的影响研究

将叶轮转子系统简化为Jeffcott转子,在非线性油膜力和流体激振力作用下建立了带有裂纹的转子系统的动力学模型,并推导了系统的无量纲运动方程.运用数值积分法研究了系统响应的分岔特性,分析了质量偏心对裂纹转子分岔特性的影响.结果表明:质量偏心越大,对裂纹转子系统响应的影响也越大.     

关于对流体激振及离心叶轮转子分岔特性的研究

将叶轮转子系统简化为Jeffcott转子系统,并考虑到系统流体激振力,采用短轴承非线性油膜力模型,求出了在非线性油膜力作用下的运动微分方程,采用Runge-Kutte法计算了转子在不同转速下的响应,通过分岔图,轨迹图,相图和Poincare映射图,研究了转子系统的分叉特性.并通过改变系统参数质量偏心,做了系统分岔特性的比较,结果表明流体激振力和质量偏心将影响系统的稳定性能.     

组合载荷作用下动车牵引电机转子系统弯扭耦合振动特性

为了研究组合载荷作用下动车组用牵引电机转子弯扭振动机理和识别典型故障特征, 依据动车牵引电机结构特点, 将其转子结构离散化为集总质量盘轴系统, 得到了电机转子系统的10自由度弯扭力学模型; 考虑定转子静动气隙偏心引起的不平衡磁拉力、转子质量偏心引起的机械不平衡力、转子重力以及电机驱动转矩和负载转矩等径向和扭转载荷作用, 利用拉格朗日方程法建立了牵引电机转子系统弯扭耦合运动微分方程; 基于Runge-Kutta法求解和分析了不同组合载荷工况作用下的转子系统弯扭振动特性。分析结果表明: 由转子质量偏心造成的系统弯扭自由度耦合关系, 使得牵引电机转子系统的弯扭振动特性受到转子径向和扭转载荷的共同影响, 且影响规律符合转子质量偏心耦合规律; 在全部径向和扭转载荷作用下, 牵引电机转子的径向振动包含零频、转频、二倍转频、弯振固有频率、二倍供电频、二倍供电频与转频组合、脉动转矩频率与转频组合等频率成分, 其中转频成分对应的弯振幅值最大, 而脉动转矩频率与转频的组合频率的振幅非常小, 说明脉动转矩对牵引电机转子径向振动的贡献并不明显; 在全部载荷作用下牵引电机转子的扭转振动包含转频、二倍转频、弯振固有频率与转频组合、二倍供电频与转频组合、脉动转矩频率等频率成分, 其中脉动转矩频率成分对应的扭振幅值最大, 其次由重力和不平衡磁拉力引起的转频成分对应的扭振幅值也较大, 且基本具有同一数量级, 表明它们对扭振的贡献均不能忽略。      

A Simplified Model for Vibration Analysis of Diesel Engine Crankshaft System

IntroductionThe design of modern diesel engine is requiredto make noise and vibration as light as possible.Inorder to successfully control the noise and vibra-tion,the vibrations of engine crankshaft must beestimated and analyzed.Dynamic simulation is avery powerful tool for ranking different design al-ternatives,so it is necessary to develop an analyti-cal model for the accurate prediction of dynamicbehavior of engine crankshaft.In earlier research,the equivalent model and the continuous beam…     

基于AVL Designer的曲轴扭振仿真软件关键问题研究

讨论AVL Designer软件在发动机曲轴扭振计算过程中需要注意的3个关键问题:载荷数据、曲轴刚度数据和扭振结果分析。缸压传感器测量获取的载荷数据比Boost软件计算更加精确。曲轴刚度数据由试验、有限元计算或AVL Autoshaft计算获取。扭振结果分析包括临界转速、节点位置等。     

轨道参数对轨道系统导纳特性的影响

利用轨高频振动模型预测了各在数对轨道系统导纳特性的影响,结果表明：道床刚度、轨枕质量和轨枕垫刚度是影响轨道系统二阶共振频率以下共振和反共振的主要因素,随着床刚度增加,或轨枕质量减小,或轨枕垫刚度增加,第一、二阶共振和第一阶反共振频率增加,道床阻尼、轨枕垫阻尼主要影响第一、二阶共振和第一阶反共振振幅,阻尼越大,共振峰值和反共振谷值越平缓。轨枕跨度的变化,最主要要影响与跨相关振型的振动,如第二阶反共振、第三阶和反共振频率 ,其共振或反共振频率随机枕跨距增是降低。     

汽轮发电机运行状态对偏心磁拉力的影响研究

采用有限元方法计算了汽轮发电机转子动偏心形成的不平衡磁拉力（UMP）,以QFSN-220-2型汽轮发电机作为研究对象,分析了发电机动偏心程度、方向对不平衡磁拉力的影响,并在一定的偏心程度下分析了发电机有功、无功出力变化对UMP的影响.结果表明：UMP随着偏心程度增加而增大,UMP方向随着偏心方向改变而改变,在相同偏心程度下转子偏心方向对UMP的大小具有一定影响.发电机的功率调节对UMP的幅值具有显著影响.因此,当发电机出现振动超标现象时可以通过临时调节无功改善机组振动状态.     

运用功率流方法对舰艇水下声辐射特性的研究

综合运用两种功率流方法对加装了隔振系统的简化潜艇模型进行分析,首先用导纳功率流法求出输入隔振器基座的归一化功率流,对由隔振器基座、艇体和辐射声空间组成的系统进行统计能量分析,求解出艇体的辐射功率,并通过数值分析研究了隔振装置性能参数对舰艇辐射功率的影响,提出了控制舰艇噪声辐射的一些基本原则.     

子系统参数对双层隔振系统隔振特性的影响

为了阐明子系统参数对双层隔振系统隔振特性的影响, 建立了针对带子系统的双层隔振系统的三自由度动力学模型; 推导了一、二级主系统与子系统振幅比的解析式; 分析了3种振幅比随子系统质量比、固有频率比和阻尼比的变化规律; 给出了子系统充当双层隔振系统吸振器时最优参数的解析解和数值精确解; 以中国首批内燃动车动力包为研究对象, 探讨了散热器子系统的刚度、阻尼和质量对动力包双层隔振系统隔振性能以及柴油发电机组和散热器本身振动烈度的影响规律; 得到了最优散热器隔振器刚度的动力包双层隔振系统样机, 并进行了振动试验。试验结果表明: 散热器隔振器刚度大于拐点处刚度1.5倍会严重恶化子系统的振动情况, 其阻尼损耗系数取0.24左右能有效抑制双层隔振系统力传递率和振动烈度比的峰值, 取较大的散热器质量能有效提高双层隔振系统的隔振性能, 减小机组和散热器本身的振动烈度; 经过设计后, 停机工况下二级隔振器最大动反力减小50%, 常规工况下二级隔振器的实测最大动反力为296N, 优于同类水平, 常规工况下机组与散热器实测振动烈度最大值分别为15.45、4.97mm·s-1, 水平优秀。可见, 取较大的子系统质量和阻尼, 并将其视为双层隔振系统的吸振器进行优化设计, 可使双层隔振系统在柴油机启停机工况和常规工况下都具备较优的动力学性能。      

支撑刚度对载流摩擦磨损特性的影响

在CETR UMT-2摩擦磨损试验机上,用自行设计的夹具,研究了支撑刚度对钢铝复合轨与受电靴摩擦副之间的载流摩擦磨损特性的影响,测量了法向力随时间的变化曲线与受电靴的磨损质量和弹簧在加、卸载过程中的变形能,分析了变形能与载流摩擦磨损特性之间的关系。分析结果表明:随着载荷的降低,载荷振幅均增大;弹性支撑时的载荷振幅和磨损质量总体上较刚性支撑的小;弹簧的摩擦耗能与变形能的比值越大,吸振能力越强,载荷振幅越小,载流磨损质量越低。可见,弹性支撑能降低载荷的振幅,保证良好的受流,选择合适的加载范围和一定刚度的弹簧支撑能有效地降低电弧烧蚀带来的材料损失,延长摩擦副的使用寿命。     

基于最小修正量法的振系物理参数识别方法

在分析振型矩阵关于质量和刚度矩阵加权正交性的基础上,利用振动频率和振型数据识别系统物理参数的最小修正量,借助Lagrange乘子法,求解约束条件下的质量与刚度矩阵误差加权范数为最小的优化问题,提出了以实测模态参数为基准的振系物理参数识别的计算方法,推导了完整和非完整2种试验模态参数情形下的物理参数识别计算表达式,给出了迭代算法,并对4自由度系统进行了模态试验及数值分析.分析结果表明:刚度矩阵和质量矩阵与真值非常接近,最大误差分别为0.086%和0.34%,因此,提出的方法具有很高的可靠性.     

摄动结构中基于H∞范数的调液阻尼器减震优化设计

为了减小建筑结构在地震作用下的振动,对调液柱型阻尼器的质量比、频率比和阻尼比进行优化设计.以5层框架建筑结构为例,考虑结构参数的摄动,将优化目标设为地震动到结构动力响应传递函数的H∞范数,得到调液柱型阻尼器最优质量比、频率比和阻尼比的数值分别为0.022 801、0.909 070和0.098 655.采用此最优值,对控制体系的鲁棒性进行验证.结果表明:在频域和时域内,控制系统在地震动作用下对结构参数摄动均具有良好的鲁棒性;当系统的质量、阻尼和刚度的最大摄动量分别达到30%时,系统仍能保持7%以上的减震水平.