整体式挤压油膜阻尼器抑制锥齿轮振动的研究

针对锥齿轮传动系统的减振降噪问题,提出了一种运用整体式挤压油膜阻尼器(IntegralSqueeze Film Damper, ISFD)解决锥齿轮振动的方法。搭建了锥齿轮传动系统实验台,对锥齿轮传动系统分别安装刚性支承和ISFD弹性阻尼支承后的振动特性做了对比研究。实验结果表明,ISFD弹性阻尼支承具有良好的阻尼减振性能,对宽频振动有明显的抑制效果,轴承座振动的加速度降幅在40%以上;对比不同转速下的锥齿轮传动系统振动情况,验证了ISFD弹性阻尼支承在较宽的变速范围内均有良好减振效果。     

基于ISFD的滑动轴承转子系统不平衡振动抑制研究

由于高转速和大功率的需要，现有很多转子设备往往是基于滑动轴承设计的，因而由不平衡故障引起的振动成为影响这些设备安全运行的关键因素。为了探究整体式挤压油膜阻尼器(ISFD)对滑动轴承转子系统因不平衡故障产生振动的抑制效果，对安装有ISFD阻尼支承后的转子系统的不平衡振动响应进行了研究。首先，以实验室现有的转子试验台为基础，设计了安装有滑动轴承的ISFD阻尼支承结构，对ISFD的减振机理进行了介绍；然后，运用有限元方法，研究了ISFD弹性体的径向刚度特性；最后，搭建了单跨对称转子试验台，采用试验的方式，研究了该ISFD阻尼支承结构对转子不平衡振动的抑制效果。研究结果表明：在较宽的载荷范围内，ISFD弹性体的位移值与静载荷呈线性关系，具有优良的线性刚度特性；ISFD具有优良的阻尼特性，可以较好地抑制不同转速工况下滑动轴承转子系统的不平衡振动，在1 800 r/min的工况下，转子在x和y方向的振动降幅分别为38.4%和49.4%;ISFD阻尼支承可以有效抑制滑动轴承转子系统不平衡故障导致的工频振动，在1 600 r/min的工况下，转子在x和y方向的工频振动降幅分别为19.5%和29.4%,...     

ISFD阻尼液黏度影响齿轮轴系减振特性的实验研究

鉴于二甲基硅油较高的黏度及良好的热稳定性,考虑将其作为整体式挤压油膜阻尼器(Integral squeeze film damper,ISFD)的阻尼液,研究ISFD阻尼液黏度对齿轮轴系减振特性的影响规律。建立了ISFD弹性阻尼支承系统力学模型和齿轮传动有阻尼单自由度振动模型,证明了ISFD用于齿轮轴系减振的有效性。搭建一级直齿轮传动轴系实验台,对比了齿轮轴系分别安装刚性支承和不同阻尼液黏度ISFD弹性阻尼支承的振动。研究发现,以二甲基硅油作阻尼液的ISFD可以有效抑制齿轮轴系振动,且减振效果良好,降幅可达50%以上;在一定黏度范围内,随着ISFD阻尼液黏度的增加,齿轮轴系的振动降幅增大;以二甲基硅油作阻尼液的ISFD具有优良的阻尼减振性能,可以有效抑制大部分频率成分的振动,保证齿轮系统平稳工作。     

基于整体式挤压油膜阻尼器的离心水泵传动轴减振研究

针对离心水泵传动轴的振动问题，提出了运用整体式挤压油膜阻尼器（ISFD）减小水泵传动轴振动的方法。对设计的ISFD的刚度和阻尼系数进行了仿真计算，并根据刚性支承和ISFD支承的动力学特征对离心泵传动轴进行了仿真分析；搭建了模拟水泵工作环境的试验台，通过对比水泵轴承座分别安装刚性支承和ISFD阻尼支承来分析整个系统的振动特性。结果表明，ISFD有着良好的阻尼减振性能，对于传动轴的高频外传力振动有着明显的抑制效果；在不同转速条件下，ISFD都能对振动有着良好的抑制效果，加速度降幅在50%以上，能够有效抑制水泵传动轴的振动。     

整体式挤压油膜阻尼器减振双盘悬臂转子系统研究

针对双盘悬臂转子系统过临界不平衡振动过大的问题,设计了一种整体式挤压油膜阻尼器(ISFD),并为ISFD设计了相应的轴承座及供油油路。搭建了双盘悬臂转子实验台,并运用有限元分析得到了该转子系统的一阶模态参数及二阶模态参数;通过有限元仿真技术计算得到了ISFD的静刚度大小,并将计算得到的一阶模态刚度与设计的弹性支承刚度大小进行了对比,验证了ISFD可以调节转子系统一阶模态参数;通过实验对比分析了弹性支承对转子系统振动的影响,及进油方式对ISFD减振效果的影响。研究结果表明:本文设计的ISFD弹性支承可以有效抑制转子系统过临界振动,并且齿轮泵供油方式的ISFD阻尼系数大于浸油润滑的ISFD阻尼系数。     

ISFD抑制密封-转子系统流体激振的实验研究

为了改善密封-转子系统流体激振问题,提出了一种结构新颖的整体式挤压油膜阻尼器(ISFD).基于ISFD建立了密封-转子系统的动力学模型,并搭建了该系统的实验台,探究了ISFD对转子动力学特性的影响规律;对比了一定工况条件下,刚性支承和ISFD支承密封-转子系统的振动幅值变化;分别开展了不同转速和不同偏心率条件下,密封-...     

弹性支承下三瓣波滚道圆柱滚子轴承振动特性研究

基于滚动轴承动力学理论,建立了弹性支承下三瓣波滚道圆柱滚子轴承动力学微分方程组,采用预估-校正变步长积分算法对其进行求解,研究了弹性支承件的结构参数和轴承工况参数对三瓣波滚道圆柱滚子轴承径向振动的影响。结果表明:弹性支承件的沟槽数、梁厚及过渡角对该轴承径向振动的影响较为显著,而沟槽间隙对其径向振动的影响较小;在一定的载荷和转速范围内,弹性支承件可有效降低轴承的径向振动,选用沟槽数较少的弹性支承件可实现在较大转速和载荷范围内降低该轴承振动的目的;在定冲击载荷范围内,弹性支承能有效降低轴承振动。     

挠性转子变刚度阻尼支承系统振动主动控制(三) 转子超速试验台振动主动控制

根据在关于结构受迫振动的主动控制的研究中提出的振动主动控制规律,从理论上研究了应用最优控制规律和次优控制规律,对转子超速试验台进行变刚度阻尼支承振动主动控制的一些问题,分析建立了超速试验台变刚度阻尼支承振动主动控制模型。并通过计算机仿真,计算和确定了由振动主动控制规律所要求的转子超速试验台的结构参数。计算机仿真和实验结果表明,通过变刚度阻尼支承对转子超速试验台在不同的工况下进行振动主动控制是可行的,具有较好的抑振效果。     

不同工况下动车组齿轮箱振动特性试验研究

为了研究不同工况下动车组齿轮箱振动特性,以某型动车组齿轮箱为例,通过模态试验和台架试验相结合的方法分析了影响振动的主要因素。研究表明,动车组齿轮箱的振动在变工况的条件下受转速影响较大,齿轮箱在特定转速下其特征频率会与箱体的模态频率重合引起共振,受其振形影响,轴向振动大于其它方向振动。通过试验分析了解了该型号齿轮箱的振动特性,为齿轮箱的分析与结构优化奠定了基础。     

高速飞轮试验机电主轴运转性能的试验研究

绍了一种高速飞轮试验机电主轴,研究了电主轴在通过4阶临界转速过程中的的振动情况。提出一种利用弹性支承的轴承支承方式,对比轴系分析结果和单径向弹性与轴径双弹性支承条件下的主轴振动可知．弹性支承对轴系的临界转速影响较小,但可以减小振动,并且轴、径双向弹性支承比纯径向支承振动更小。     

考虑时变摩擦系数的微线段齿轮系统动态特性分析

结合微线段齿轮的啮合特性,将其啮合过程离散化,建立了微线段齿轮6自由度啮合耦合动力学模型,模型中考虑了时变摩擦系数、时变的基圆和压力角等非线性因素。采用数值积分法研究对比了渐开线齿轮和微线段齿轮在不同工况下的动力学响应,结合频谱图和分岔图分析了参数对微线段齿轮横向振动的影响以及摩擦系数对系统稳定性的影响,并通过试验对比微线段齿轮与渐开线齿轮在实际运转过程中的振动情况。结果表明,微线段齿轮相比渐开线齿轮振动更小,系统稳定性更好,在中高速重载下优势尤为明显。摩擦系数对于微线段齿轮的振幅影响较小,但是增大摩擦系数会使系统提前结束混沌响应。微线段齿轮箱在实际运转过程中的误差和振动更小,性能更好。     

Experimental study on vibration characteristics of double-helical gearbox with isolators

A power closed double-helical gear test rig with isolators was created to investigate the dynamic response characteristics of the double-helical gearbox. Experimentally, the vibration accelerations of the bearing seat, machine foot, and base were tested under various working conditions. Experiments validated the validity of the generalized finite element theory-based dynamic model of the double-helical gear system. The study found that the unloaded vibration of the gearbox is greatly caused by the shaft frequency excitation due to assembly/manufacturing errors. As the load increases, the assembly/manufacturing errors are compensated by the system deformation. In the acceleration spectrum of the bearing seat, it is found that the tooth surface modification can reduce the amplitude of the mesh frequency, but the bearing outer ring frequency components are increased. That is, the axial movement of double-helical gears is intensified. Furthermore, the closer the excitation frequency is to the natural frequency of the base, the worse the vibration isolation effect is.

     

用于抽油机的新型两级三环减速器的振动分析

为解决一般三环减速器振动大、温升高和转臂轴承使用寿命短等生产中迫切需要解决的问题,依据功率分流、弹性环均载、同步带缓冲及吸振和机构平衡原理,设计出了一种具有圆弧齿同步带传动的完全平衡、均载减振,偏心相位差为180°的新型三环减速器。该两级三环减速器的传动效率达93%以上,载荷分配不均匀系数小于1.1,振动加速度值也小于同等传动能力的一般三环减速器。依据振动理论建立了具有弹性支撑的输出轴的动力学分析模型,根据周期函数的傅里叶级数展开原理,将复杂的激振力分解成为多个频率成整倍数关系的简谐激励函数,导出了动态响应表达式,结果表明,当载荷分配不均匀系数为1.0时的输出轴两端支撑同步。该新型减速器可用作抽油机的传动装置。     

风电行星齿轮系统变载荷激励动力学模型及其响应特性

针对风电行星齿轮系统变载变速的运行特点,通过分析系统构件为刚体和弹性体时的受力情况,应用运动合成原理,提出了变载荷激励下行星齿轮系统动力学模型的建立方法,并推导出系统的运动微分方程。在此基础上,分析了行星齿轮系统的内外部激励因素及其对系统动载荷和动载系数的影响机理。计算并分析了某MW级风电行星齿轮系统的动态响应,结果表明：系统的时变啮合刚度和时变轴承刚度主要影响响应频率的数值大小和系统的振动能量;外部变载荷使响应频率中存在明显的低频成分,并影响各阶振动间的能量分配;齿轮啮合力的动载系数主要受到外部变载荷的影响,而轴承力的动载系数同时受到系统内部激励和外部激励的影响。研究结果为风电齿轮箱的疲劳寿命分析和动态优化设计奠定了基础。     

齿轮系统耦合振动响应的预估

首先用有限元法和误差近似等效方法模拟了齿轮啮合时的三种激励；然后用有限元法建立了包含齿轮副、传动轴、轴承和箱体的齿轮系统完整的动力学模型，反映了传动系统和结构系统的耦合效应；并在工作站上用I-DEAS软件预估了在齿轮动态激励下齿轮箱的动态响应；最后对实际减速器进行了实验研究，得到了齿轮箱表面法向振动速度，并与有限元计算结果进行了比较，吻合良好。为低振动高速重载齿轮系统的设计奠定了良好的基础。     

阻尼减振技术在船用齿轮箱中的应用研究

对敷设粘弹性阻尼层的齿轮箱装置的减振效果进行了分析。选定一种粘弹性材料添加到齿轮箱下箱体油底壳的内外壁上,建立了有限元分析模型,进行了模态分析、动态响应与结构噪声计算,研究了在油底壳内壁、外部敷设不同厚度阻尼层对齿轮箱振动性能的影响,为阻尼减振技术在齿轮系统的应用提供科学理论依据。     

Spur Gear Tooth Pitting Propagation Assessment Using Model-based Analysis

Tooth pitting is a common failure mode of a gearbox. Many researchers investigated dynamic properties of a gearbox with localized pitting damage on a single gear tooth. The dynamic properties of a gearbox with pitting distributed over multiple teeth have rarely been investigated. In this paper, gear tooth pitting propagation to neighboring teeth is modeled and investigated for a pair of spur gears. Tooth pitting propagation effect on time-varying mesh stiffness, gearbox dynamics and vibration characteristics is studied and then fault symptoms are revealed. In addition, the influence of gear mesh damping and environmental noise on gearbox vibration properties is investigated. In the end, 114 statistical features are tested to estimate tooth pitting growth. Statistical features that are insensitive to gear mesh damping and environmental noise are recommended.     

基于振动信号的齿轮箱故障诊断

主齿轮箱是某船重要动力设备,需要对其进行经常性监测。测量了某船1#和2#主齿轮箱的振动加速度信号,比较了两齿轮箱振动信号的时间历程曲线和频谱,发现2#齿轮箱频谱最大幅值约为1#齿轮箱的2.5倍,而且该谱值对应的频率接近于啮合频率。在啮合频率附近对所测信号进行了带通滤波,对滤波后的窄带信号进行了Hilbert变换,得到了该窄带信号的包络。两齿轮箱的包络信号差异明显,1#齿轮箱包络信号的频谱频率成分丰富,而2#齿轮箱包络信号的频谱具有突出的单一频率成分。结果表明2#齿轮箱存在轻微的故障。而油液分析的结果也表明,2#齿轮箱的磨损大于1#齿轮箱,说明了采用的振动分析方法的合理性。     

一种基于EMD与多特征支持向量机(SVM)故障诊断方法

针对齿轮箱故障振动信号的不平稳非线性冲击行为,本文提出了一种基于经验模态分解的特征值提取及多特征支持向量机的智能诊断方法。在电机频率分别取30 Hz、35 Hz、40 Hz;载荷分别取0 N∙M、15 N∙M、30 N∙M;采样频率为1500 Hz条件下,进行齿轮正常状态、齿面磨损和齿轮裂痕故障模拟实验。试验结果表明:该创新方法在有限样本数据分析中可以准确、有效地对齿轮箱的工作状态和故障类型进行分类,且支持向量机在故障诊断中使用方便,可以提高诊断的精确性,在齿轮箱故障诊断或类似振动信号的检测应用中具有很强的实用性。     

Effects of gear modifications on the dynamic characteristics of wind turbine gearbox considering elastic support of the gearbox

The reliability and service life of wind turbines are directly influenced by the dynamic performance of the gearbox under the time-varying wind loads. The control of vibration behavior is essential for the achievement of a 20-year service life. We developed a rigid-flexible coupled dynamic model for a wind turbine gearbox. The planet carrier, the housing, and the bedplate are modelled as flexibilities while other components are assumed as rigid bodies. The actual three points elastic supporting are considered and a strip based mesh model is used to represent the engagement of the gear pairs. The effects of gear tooth modifications on the dynamics were investigated. Finally, we conducted a dynamic test for the wind turbine gearbox in the wind field. Results showed that the contact characteristics of gear pairs were improved significantly; the peak-to-peak value of transmission error of each gear pair was reduced; the amplitudes of the vibration acceleration and the structural noise of the wind turbine gearbox were lowered after suitable tooth modification.