基于频响函数的转盘振动响应预测

转盘振动对精密离心机精度有重要影响,但目前尚无有效手段测试转盘在旋转状态下的微振动响应。在理论分析的基础上,提出转盘振动响应预测的方法。通过模态测试获得精密离心机基础与转盘上若干点之间的频响函数,进一步计算响应传递率,并结合基础振动响应测试数据,对转盘在旋转状态下的振动响应进行预测。分析结果表明:转盘振动响应放大的主要因素是气浮轴承的动力学特性;转盘振动总体上表现为随机振动,周期振动的分量相对较小。     

双自由度离心振动系统的动力耦合分析

本文揭示了刚体转动对由质量和弹簧组成的双自由度振动系统的频率、模态和动力响应造成的影响,可为一般弹性体和结构的离心振动耦合动力学分析提供重要指导。离心振动系统存在两阶动频,随刚体转速的增加,第一阶动频线性减小而第二阶动频线性增加。质点的动力响应表现为质点运动轨迹的动态演化,决定于振动初始条件、刚体转速、初始偏心位置、振动刚度等四个因素。质点的运动轨迹由非偏心振动和偏心振动两部分构成,非偏心振动依赖于振动初始条件和刚体转速以及振动刚度,偏心振动取决于初始偏心位置和刚体转速以及振动刚度但与振动初始条件无关。根据对动频和质点运动的分析,提出了双自由度离心振动系统的最大刚体转速和临界转速。     

基于逐步线性回归的汽轮发电机组振动研究

研究汽轮发电机组运行参数对基础振动的影响对降低振动引起的设备故障具有重要意义。建立汽轮发机组基础振动成因分析试验平台,首先测试不同汽轮机转速、进气压力与载荷工况下基础振动有效值,通过逐步线性回归对振动有效值与运行参数之间的关系进行统计分析,再根据汽轮机降速过程与增压过程中的基础振动时频图对统计分析结论进行验证。结果表明,汽轮发电机组基础的振动与汽轮机转速、载荷呈线性关系,且与汽轮机转速的线性关系更加显著;汽轮机转速对机组基础振动的影响比载荷影响更大,进气压力对基础振动的影响不显著;运用逐步线性回归统计方法可得出汽轮发电机组基础振动的影响因素及各影响因素的重要程度。     

MIMO混合振动试验中正弦与随机信号分离方法

研究了MIMO(多输入多输出)正弦加随机混合振动试验的控制方法,指出混合信号中正弦信号和随机信号的精确分离是提高控制精度的关键因素。提出了具有滤波特性的相关积分法在时域中识别正弦信号,避免了频域识别的泄露误差问题,详细推导了将给定频率的正弦信号从混合信号中分离出来的公式;数值计算显示该方法的识别精度达到0.44%。以一悬臂梁作为研究对象建立两输入两输出振动试验系统模型,使用比例均方根控制算法和正弦幅值修正法分别对随机振动和正弦振动进行修正,将随机信号控制在参考谱的±3dB以内,将正弦信号的幅值控制在参考值的±10%以内,满足振动试验要求。     

多输入多输出混合振动试验中正弦与随机信号分离方法

研究了多输入多输出正弦加随机混合振动试验的控制方法,指出混合信号中正弦信号和随机信号的精确分离是提高控制精度的关键因素。提出了具有滤波特性的不相关积分法在时域中识别正弦信号,避免了频域识别的泄露误差问题,详细地推导了将给定频率的正弦信号从混合信号中分离出来的公式;数值计算显示该方法的识别精度达到0.44%。以一悬臂梁作为研究对象建立两输入两输出振动试验系统模型,使用比例均方根控制算法和正弦幅值修正法分别对随机振动和正弦振动进行修正,将随机信号控制在参考谱的±3dB以内,将正弦信号的幅值控制在参考值的±10%以内,满足振动试验要求。     

精密离心机输出特性建模与误差分析

研究了影响精密离心机输出特性的因素及其作用机理,分析了离心机转速和工作半径的误差性质,建立了包含各种误差因素的离心机输出特性完全模型.给出了通过周期平均对周期误差和随机干扰误差进行补偿的算法,特别是转速存在多种频率分量波动情况下的补偿方法.通过对模型的仿真计算,直观地说明了离心机加速度对半径误差、转速误差及转速波动度的敏感程度.     

基于残周期正弦拟合的振动参数测量

针对不足一个波形周期的振动波形参数估计,提出基于残周期正弦波四参数估计测量方法,解决超低频振动参数快速测量分析问题,包括幅度、频率、相位、直流分量等。对随机振动、阻尼衰减振动等非正弦振动测量分析问题,在局部波形近似正弦波假设前提下,利用残周期正弦波形段上模型参数搜索方式,获取非正弦振动幅值、频率、直流分量等参数随时间变化规律曲线。残周期振动与非正弦振动两种波形实验结果验证所述方法的有效性与可行性。所述方法可用于残周期振动波形参数测量分析及非正弦复杂振动波形测量分析。     

基于最小位移的磁悬浮转子变极性LMS反馈不平衡补偿

针对高速电机磁悬浮转子受不平衡扰动时位移精度下降的问题,提出一种基于最小位移原则的变极性最小均方误差（least mean square,LMS）反馈不平衡补偿策略,通过在线辨识位移信号中的转速同频分量,引入反馈补偿来增加系统对同频分量的广义动刚度,实现不平衡补偿。利用广义根轨迹分析了引入补偿后系统的闭环稳定性,同时针对仅以负极性或正极性引入补偿后,闭环系统均存在临界转频以上或以下发散的问题,设计了通过切换引入补偿的极性来穿越临界转频,从而实现引入LMS反馈补偿后全转速范围闭环稳定。实验结果表明,该方法在全转速范围内均能大幅减小位移信号中的转速同频分量。     

佩戴瞄准具头盔的人体振动响应和目标跟踪能力

目的研究振动条件下佩戴瞄准具头盔时,头和头盔的共振频率,共振频率点的正弦振动以及随机振动对头盔稳定性和目标跟踪能力的影响,为飞行头盔的设计和使用提供依据。方法选取被试6人,体检合格,佩戴适体的头盔。头盔上安装瞄准具或激光器。受试者坐在弹射座椅上,座椅刚性固定在振动台上。在振动台、座椅、头、头盔上分别固定安装加速度传感器。拉杆式线性位移传感器固定在面部,拉出端连接在头盔上。受试者的前面有一显示器,显示器上有一运动着的目标。先进行正弦扫描振动试验,频率范围2~110 Hz,确定头和头盔的共振频率。然后在共振频率点进行正弦振动试验,受试者观察瞄准显示信息或进行目标跟踪,测量头盔位移。最后进行随机振动试验。结果头和头盔的共振频率4.5 Hz左右。头盔位移在0.5~6.7 mm之间,振幅对头盔的位移有较大影响。振动对目标跟踪误差和有效跟踪时间有非常显著性影响。结论佩戴头盔后,人体头部仍为低频响应;振动对目标跟踪能力有显著性影响。     

基于改进傅里叶级数的矩形板薄板振动特性分析

基于改进傅里叶级数对任意边界条件下的矩形薄板振动特性进行分析,通过傅立叶正弦级数的引入,修正了边界条件上的不连续性;此外,通过改变横向位移约束弹簧刚度值k和旋转约束弹簧刚度值K来模拟任意边界下矩形薄板的振动情形,克服了以往只能求解某些特定简化边界条件下振动问题的缺陷。通过与文献及有限元软件计算结果的对比,验证了此方法的有效性;研究表明,矩形薄板不同边界条件下固有频率值差异较大,但均随长宽比增大而减小。     

离心机臂动特性分析

 在高线加速度下热与振动复合环境试验中,通常用离心机来实现高线加速度环境.由于离心机臂端安装振动台、温度箱、夹具、试件,其总重量很大,在高转速下将产生很大的离心力,造成离心机臂伸长,从而影响加速度输出精度.因此,利用有限元方法,对离心机在不同转速下机臂位移场进行计算,分析了离心机臂伸长对加速度输出精度的影响,并对离心机固有振动特性进行了分析,得出了一些有意义的结论.     

精密离心机不确定度分析与应用

介绍了离心机的工作原理，给出了离心机加速度的数学模型，对精密离心机产生的向心加速度的不确定度进行了分析。     

齿轮箱非同步特征信号的提取方法研究

在分析时域平均的基础上,通过将齿轮箱输入轴瞬时速度的三次曲线拟合和信号重采样相结合,提出了非同步特征信号的时域平均提取方法.时域平均对从噪声中提取特定周期信号是比较有效的方法,但当信号的故障特征频率未知或存在多种故障时,该方法不能获得满意的诊断效果,而频域平均能较好的实现该类故障的特征提取.基于早期故障信号的特点,提出了将多分辨分析的经验模态分解方法与频域平均相结合的故障特征提取方法.试验结果表明,所提出的时频域平均方法能有效地实现齿轮箱非同步特征信号的提取.     

多分辨EMD方法与频域平均在齿轮早期故障诊断中的研究

时域平均常用于提取旋转机械振动信号的故障特征,但当旋转机械出现早期故障时,背景噪声常会使该方法失效,当旋转机械存在多种故障时,亦不能有效的分辨。通过比较分析小波变换、Hilbert-Huang变换和多分辨分析的Hilbert-Huang变换,在分析时域平均的基础上,提出了多分辨分析的经验模态分解方法（Multi-resolution Empirical Mode Decomposition ,MEMD）与频域几何平均相结合的诊断新方法。工程实例的应用结果表明,所提出的方法能有效地实现齿轮早期故障诊断。     

井斜实时测量方法研究

介绍了用重力加速度传感器进行井斜实时测量的方法，阐述了重力加速度传感器的工作原理及其测量井斜的算法，从理论角度分析了实钻中严重干扰井斜信号的因素——噪声、钻具的振动和随机转动，其中噪声和振动信号可采用低通滤波器滤除，而转动使加速度计因离心力产生的测量信号失真，则可通过诸如转速补偿之类的修正去除。经专门的实验装置验证此井斜测量方法和信号处理方法可进行较高精度的井斜实时测量，为高精度的井斜控制奠定了基础。     

环境力对离心机特性影响与补偿的分析建模

精密离心机是对加速度计等惯性器件进行高精度测试和校准的重要设备,其主要指标是输出加速度的量程和精度.本文分析了地球自转产生的哥氏力及空间引力场对精密离心机输出加速度的影响规律.通过对哥氏加速度和天体引力加速度矢量的正交分解,建立了两种干扰加速度在水平和垂直两个方向上影响规律的数学模型.提出了通过整周期平均或长时间平均来消除其误差影响的方法.     

地铁引起建筑物振动评价研究

因为不能直接量测地铁环境中拟建建筑物的振动,介绍基于理论计算分析对地铁运行引起建筑物振动的评价方法。由于地铁隧道底面振动记录资料缺乏,量测困难;列车-轨道-地基系统的模拟不尽完善。针对上海地铁隧道正上方某拟建建筑物的振动问题,建立上部结构的刚性地基有限元模型,输入场地实测地面振动加速度激励,计算结构振动在时域内的响应。利用傅里叶变换,对结构时域内的响应进行频域分析,根据国家标准对地铁引起建筑物的振动做出评价,从而为地铁环境中建筑物防振设计提供依据。     

功率流测量以及振动能量参数估计试验研究

本文搭建了功率流测量以及能量参数估计试验平台,分析了功率流不同计算方法对功率流传递规律的影响,建立了功率流和振动能量参数间的关系。通过在振源和接受体之间插入阻抗头传感器,获得同点同方向的力和加速度信号,分别应用时域平均法、基波频域法和二次谐波频域法计算功率流。研究表明当激振频率为各阶模态频率分倍频时,其谐波振动需要加以控制。负功率流是功率流测量中不可避免的现象,本文从多自由度振动的角度揭示负功率流的成因。针对能量参数难以测量的难题,分别运用驱动点阻抗和导纳法估计振动能量,并通过系统损耗因子验证了功率流和能量参数间的关系。     

滚筒洗衣机瞬态脱水振动的分析与控制

为控制滚筒洗衣机瞬态脱水振动,建立了带有磁流变阻尼器的滚筒洗衣机平面振动模型;通过数值求解,分析了脱水过程按指数规律启动时,系统最大振幅随加速时间常数的变化;讨论了不同稳态转速下,系统最大振幅平均值随衣物负载质量和阻尼器控制电流的变化,结果表明:磁流变阻尼器控制电流对系统最佳加速时间常数的影响不大,对于1～9 kg的衣物而言,采用0.7的加速时间常数可取得较好的综合控制效果。此外,为综合考虑悬挂系统的瞬态抑振与稳态隔振,提出一种简单的磁流变阻尼器控制策略:采用短时傅里叶变换追踪盛水桶振动频率,当该频率大于预设的基准频率后,将阻尼器控制电流从最大降为最小以取得较好的隔振效果,最后,通过仿真验证了该策略的有效性。     

基础存在裂缝的风机塔振动测试与分析

风机塔混凝土基础常存在开裂、不均匀沉降现象,严重时会导致塔筒倒塌。相比不均匀沉降,开裂程度特别是非表层的开裂难以直接测量,也难以准确评估其影响。对基础存在裂缝的风机塔开展振动测试与分析:首先选择一座基础出现开裂的风机塔和一座作为参考的同类型同场地的风机塔,同时开展振动测试;然后分析两座风机塔的振动特性;最后通过对比固有频率、振动强度等振动特性,发现相同测试工况下基础出现裂缝的风机塔的振动特性相比作为参考的风机塔,前三阶固有频率值虽然相差不大,但是其第3阶和第1阶的FFT幅值比远大于作为参考的风机塔;其加速度最大值在微风时与作为参考的风机塔相差不大,但是在风力较大或机舱偏航冲击工况下明显大于作为参考的风机塔。测试结果表明:塔筒加速度振动强度对基础裂缝比较敏感,而固有频率值不敏感,但是其高阶的FFT幅值对基础裂缝比较敏感。测试结果可为基于风机塔振动特性的变化快速评估基础裂缝的严重程度及分析此类型故障对风机塔运营安全的影响提供一定的参考。