计及活塞销间隙的内燃机曲柄连杆机构动力学分析

基于活塞销与衬套间隙的冲击函数模型和计算多体动力学的方法,研究了活塞销间隙对内燃机活塞-连杆-曲轴运动系统动力学特性的影响。使用冲击函数方法构建了活塞销与衬套的间隙碰撞模型,建立了某单缸内燃机活塞、连杆和曲轴的三维实体模型及内燃机活塞-连杆-曲轴的多体动力学模型。在刚性和弹性两种不同连杆模型下,通过分析活塞运动的速度和加速度,以及活塞销的运动轨迹等研究了活塞销间隙产生的碰撞特性对系统动力学行为的影响。结果表明,间隙的存在对该运动机构有显著影响,在上下止点附近活塞的加速度出现许多由碰撞产生的峰值。     

考虑内燃机系统耦合振动的活塞拍击研究

活塞拍击是内燃机中最主要的机械噪声源,降低活塞拍击是改善内燃机振动噪声性能的技术措施之一。本文考虑活塞、连杆、曲轴以及缸体的耦合振动对活塞拍击的影响,建立活塞拍击动力学分析模型,研究了某型柴油机的活塞拍击及缸体振动响应。探讨了活塞裙部轮廓形状、偏置活塞销对活塞拍击及缸体辐射噪声的影响,计算结果和实验数据证明：活塞轮廓形状对活塞拍击的频率成分的分布及噪声品质有重要影响,活塞销向主推力面适当偏置有助于降低活塞拍击及辐射噪声水平。     

一种凸轮驱动的往复式活塞压缩机

提出一种新型活塞式压缩机.与传统曲轴连杆结构压缩机不同的是,它采用带两个休止角段的凸轮驱动活塞,活塞的加速度选择为正弦加速度.通过计算与分析,可以得到活塞位移、速度和加速度均连续的运动规律.这种结构的压缩机可以适用于高速运转,其运行的噪声、振动和磨损都比较小,可以改善传统曲轴连杆结构活塞式压缩机固有的一些缺陷.     

活塞二阶运动对非道路高压共轨柴油机振动及噪声影响分析

活塞敲击是柴油机主要的振动和噪声源,其主要原因是活塞在其与缸套的间隙中做横向和偏摆的二阶运动,因此研究活塞设计参数对活塞二阶运动的影响,优化活塞动力学特性,对于发动机减振降噪具有重要意义。以某非道路四缸高压共轨柴油机为研究对象,建立活塞动力学计算模型以及整机多体动力学计算模型,通过机体和曲轴的模态试验,验证了有限元模型的准确性;采用正交设计方法,研究了活塞销偏置量、活塞裙部中凸点位置、配缸间隙对活塞动力学、整机振动与噪声的影响。研究结果表明:活塞配缸间隙对活塞敲击能量、活塞敲击力、活塞所受力矩影响最大;对发动机振动噪声敏感性分析显示,活塞销偏置是影响发动机振动与噪声性能的关键因素。     

压电夹层梁的分岔、混沌及主动控制

研究轴向激励作用下简支压电夹层梁的分岔、混沌振动及其主动控制。基于压电材料本构关系、von Karman型几何非线性应变位移关系,考虑耦合正、逆压电效应的比例微分控制策略,运用Hamilton原理建立了压电夹层梁的非线性横向运动偏微分方程并利用Galerkin方法对其进行离散化处理。通过采用数值模拟方法,研究了压电夹层梁的动态分岔。结果表明,通过比例控制增益和微分控制增益都可控制压电夹层梁的横向振动,阻止系统发生混沌运动,保持系统的稳定性。     

斜拉索面内参数振动的理论和试验研究

研究斜拉索在弦向位移激励下的面内非线性振动方程,该振动方程考虑拉索垂度、倾斜角、大位移、激励幅值、阻尼等影响因素,并应用龙格-库塔数值积分法求解该微分方程。在试验室建立了斜拉索模型,开展斜拉索受弦向位移激励的面内参数振动的试验研究,实现了斜拉索的参数振动。试验研究和数值计算表明斜拉索的参数振动与系统频率比、激励幅值、阻尼等因素有关,参数振动发生在一定的频率比范围内,斜拉索振幅与频率比关系曲线体现出非线性特性,系统阻尼使得斜拉索参数振动的激励幅值要超过一定的阀值。     

非线性弹簧支承悬臂输液管道的分岔与混沌分析

研究悬臂输液管道系统在自激励、参数激励和外激励联合作用下的非线性动力学行为,揭示系统运动的规律。建立了非线性弹簧支承悬臂输液管道的运动微分方程,以线性弹簧支承条件下悬臂梁的固有频率和振型函数作为近似,采用李兹-伽辽金方法对非线性运动微分方程进行离散化,经过数值计算,利用分岔图、相图和功率谱图分析系统的非线性动力学响应,得到了流体平均流速和流体与管道质量比对系统周期运动和混沌运动的影响规律。研究结果表明,当流体平均流速较小时,系统的响应首先表现为周期运动,随着流体平均流速的增大,系统的响应通过系列倍周期分岔而进入混沌运动,又经由系列倍周期倒分岔转化为周期运动。随着流体与管道质量比的减小,系统出现混沌运动的临界流体平均流速值减小,这说明通过改变流体与管道质量比参数可以控制系统的振动形态。     

薄壁圆柱壳在流体脉动激励下的振动特性分析

摘要：为深入研究薄壁圆柱壳在流体脉动激励下的运动特性,应用Donnell简化壳理论,考虑阻尼、结构非线性和附加质量的影响,建立了薄壁圆柱壳在流体脉动激励下的非线性振动方程。基于Galerkin方法将偏微分方程转化为方便求解的常微分方程,利用多尺度法求解了系统主共振的一次近似解,得到了系统稳态响应的转迁集与分岔图,并通过奇异性分析,得到了系统工作稳定性和可靠性的结构参数区域。对薄壁圆柱壳在流体作用下的振动特性进行了数值模拟和实验研究,考察了阻尼系数、脉动频率、液体深度等对系统动力学特性的影响。研究表明,考虑阻尼、结构非线性和附加质量的非线性振动方程更能体现薄壁圆柱壳在流体脉动激励下完整的动力学特性,同时系统中存在多种分岔行为。     

无变形网格下运动参考系求解平动流固耦合问题

为模拟平动涡激振动,采用一种无变形网格的计算方法。通过运动参考系模拟整个求解域的运动,结合非结构网格下高精度算法,在NS方程中引入运动参考系引起的对流项及采用新的边界处理方式,通过构造合理的计算求解域,对低雷诺数下(Re=200)圆柱涡激振动进行了模拟,得到了圆柱涡激振动振幅以及详细流场结构,与实验结果和数值结果相比都得到了很好的一致性。并对不同阻尼比、频率比等参数进行研究,详细对比了不同振幅下尾流结构特征。结果证明了该计算方法是可行的、准确的。     

考虑发动机系统动力学与动力润滑耦合的活塞拍击分析

为降低活塞拍击、改善发动机振动噪声性能,考虑活塞-缸套表面粗糙度对润滑状态、活塞运动及活塞拍击影响,基于膜厚比建立活塞缸套动力学分析模型。结合考虑活塞、连杆、曲轴及缸体耦合振动的发动机系统动力学分析模型,建立考虑发动机系统动力学与动力润滑的活塞拍击分析模型,探讨活塞拍击现象。与传统的活塞-缸套非线性动力学分析模型进行对比分析,并结合缸体振动响应实验数据,讨论理论模型误差原因。     

往复式压缩机出口管线振动的分析与改造

某厂220×104t/a加氢处理装置在实际生产中发现加氢精制装置高分压力控制不稳,引起往复式压缩机出口管线振动。本文首先对往复式压缩机出口管线振动的原因进行分析,得出压力脉动为主要因素。然后,通过对管系的重要区段进行改造,将往复式压缩机采用的Ⅰ回Ⅰ,Ⅱ回Ⅱ的控制方案改为Ⅱ回Ⅰ的控制方案。并对改造前后的方案分别采用DDC控制系统进行动态模拟实验,得到高分压力随时间变化的关系图,并进行压力不均匀度计算。最后,对比二种方案高分压力随时间变化的关系图以及压力不均匀度,得出Ⅱ回Ⅰ的控制方案比Ⅰ回Ⅰ,Ⅱ回Ⅱ控制方案大大降低管线振动,使压力控制平稳。     

往复式压缩机管道振动有限元分析

由于往复式压缩机的固有特性,管路压力脉动客观存在,但不是一定会因此产生剧烈管道振动。以M型四级六列压缩机为例,从缓冲罐容积和系统共振两个方面进行振动分析。利用有限元分析软件ANSYS对管道系统进行结构模态分析,对比于现场振动测量值,确定管道振动原因。最后,通过支撑加固的方式,有效解决管路振动问题,同时提出油水分离器结构改进方案。     

往复式冰箱压缩机噪声分析及控制方法综述

针对往复式冰箱压缩机的噪声问题,介绍了往复式冰箱压缩机噪声的产生机理以及传递路径,归纳和总结了目前往复式冰箱压缩机噪声控制方法,并在此基础上提出了一些新的降噪方法,最后,介绍了噪声控制方面的新技术和利用有限元/边界元工具进行噪声控制,重点介绍新的方法和技术。     

大型往复压缩机主机振动分析与测试研究

在页岩气开采过程中,压缩机主机气缸内的页岩气在短时间内被急剧压缩,页岩气压力高且波动大,机组转速快,致使主机承受着多种复杂、周期性激励载荷的作用,主机及其零部件产生复杂振动,严重影响压缩机的工作可靠性。因此,以大型往复压缩机主机为研究对象,采用瞬态响应分析与实验测试相结合的方法,开展压缩机主机振动研究。主机振动仿真和测试实验结果表明：主机振动变形最大的部位为四缸端部,为0.09 mm;主机最大应力出现在一级进气缓冲罐与四缸连接部,为29.66 MPa;主机二级进气缓冲罐自由端往复方向的振动烈度最大,为14.75 mm/s,振动烈度满足要求,主机振动处于安全状态;仿真与测试所得振动烈度的最大误差为12.7%,在工程允许误差范围内,验证了仿真方法的合理性和正确性。研究成果为进一步降低压缩机主机振动和优化主机结构提供了参考。     

平湖油气田往复式压缩机振动故障实例分析

针对海洋石油平台常见的往复式压缩机振动失效故障,运用振动分析方法,对其产生的振动故障类型进行总结,并针对平湖平台往复式压缩机的各种振动实例问题提出一系列的解决方法,为今后同类型设备的维护和运行提供一个整改范例,也为今后海洋石油平台的压缩机工程设计、成撬和安装及运行提出了改进方向。     

往复式压缩机撬装模块振动分析与优化研究

往复式压缩机是保障页岩气增压外输的重要设备。当压缩机撬装模块的机械固有频率与压缩机激振频率接近会出现共振,处于共振下运行的压缩机撬装模块会发生剧烈振动,长期剧烈振动会引起连接螺栓断裂、缓冲罐开裂等失效现象。基于振动理论,建立压缩机撬装模块振动模型,开展振动特性研究,确定其在1、2阶激振频率范围内的各阶固有频率和振型,掌握压缩机撬装模块振动响应规律,并针对振动剧烈部件进行结构优化设计。结果表明:压缩机撬装模块的管线、循环加热器结构、分离器结构、主机及其附属结构存在较大的共振风险,原压缩机撬装模块共有11阶处于共振频率带范围,优化后为6阶,其中关键部件主机结构振幅最大降低17.9%。优化后的压缩机撬装模块各阶固有频率明显提高,振幅减小,研究结果可为减小机组共振风险和延长压缩机各部件使用寿命提供理论指导。     

局域波时频域多重分形在故障诊断中的应用

提出了一种振动信号时域与时频域的多重分形方法,并将该方法实际应用于故障诊断之中。信号局域波分解的时频域幅值矩阵经过网格划分后,通过最小二乘法计算出广义维数Dq。应用振动信号时频域多重分形方法在往复式压缩机填料泄漏故障进行了实例分析,并分别得出了对于该类故障较为敏感维数。实测往复式压缩机的振动信号分析表明,时域信号的多重分形只对早期填料泄漏故障较为敏感,时频域多重分形方法随着故障程度的增加其广义维数增加,能够较好的区分故障的严重程度。实践证明该方法在实际应用中切实可行。     

往复压缩机十字头滑块故障的小波包敏感特征提取研究

由于往复压缩机振动信号具有非平稳和低信噪比特点,利用传统的时域或频域分析方法很难提取到反应压缩机的运行状况有效特征。压缩机发生故障时,信号能量沿频率的分布与正常状态有较大差异,本文利用小波包对非平稳信号的分解和时域重构能力,提出一种基于小波包分析的多频带平均能量特征提取方法;针对各特征对故障的敏感度不同,提出了一种基于欧式距离的特征选择方法,选择的特征能较好地反映压缩机的运行状态,最后通过往复压缩机的实验数据验证了该方法的可行性和有效性。     

状态形态学滤波与EWT的故障特征提取方法研究

针对往复机械振动信号具有复杂非线性、非平稳等特性,使用一种基于小波框架的自适应经验小波变换和以集合角度处理信号的形态学滤波来进行往复机械故障特征提取。首先使用自适应经验小波变换通过构造尺度空间曲线对傅里叶频谱进行划分,构造合适的正交小波滤波器组以提取具有紧支撑傅里叶频谱的AM-FM成分;然后根据往复机械振动信号冲击性的特点,基于信号本身特性构造形态学结构元素,对提取出的模态进行状态自适应形态学滤波;最后使用多尺度模糊熵对模态进行定量分析并对故障进行识别。将该方法应用到实测数据中,实验结果验证了该方法的有效性,该方法可以准确对往复压缩机气阀故障进行识别。     

#br# 基于振动信号的船用空压机故障诊断

船用往复式空压机激励源众多、结构复杂、工作环境恶劣、信号传播路径复杂等因素都影响信号的分析与故障源的确定。为提取特征频率,运用常规方法和基于小波变换的强制去噪、默认阈值去噪和给定软阈值去噪方法对空压机振动信号进行处理,通过比较这四种方法的优劣和适用条件,发现默认阈值法能很好地保留特征信号并且去噪效果良好,所以选取默认阈值去噪法对空压机振动信号的时域和频域进行分析。时域分析发现0.5×r/min冲击间隔明显,频域分析发现1×r/min频率突出且伴随出现2×r/min的情况,根据该空压机的振动机理和历史维修记录针对性地提出检修方案。对检修后的空压机进行二次诊断,结果表明整机振动烈度和主要频率处的幅值显著降低,检修效果良好。