非平面运动球式自动平衡装置数值仿真与实验

实际生产过程中,高速转子由于受不平衡力矩作用,会产生非平面运动。通过数值仿真和实验,研究非平面运动球式自动平衡装置过临界转速下的运动特性。运用病态性探测实现数值仿真过程中刚性方法(ω方法)与非刚性方法 (RK-45法)的自动切换。从而解决非平面运动球式自动平衡装置病态微分方程组的数值仿真与计算问题。通过对球式自动平衡实验台的实验研究验证了数值仿真与数学模型的正确性,并得出球式自动平衡装置对做非平面运动的转子的平面振动和空间转动都有很好的抑制作用和减振效果的结论。数值仿真算法在多体问题中具有借鉴意义。     

基于分岔理论的球式自动平衡装置的稳定性研究

提出一种基于分岔理论的球式自动平衡装置稳定性的研究方法。通过分析,得到球式自动平衡装置的稳定区域随滚球质量、偏心距、黏性阻尼以及转子速度等参数变化而改变的规律,为自动平衡装置设计和使用提供一个可行域作为参考。从球式自动平衡装置力学模型出发,对球式自动平衡装置的数学模型进行无量纲化和自治化处理,求出自治系统的平衡解1和平衡解2(±),根据李雅普诺夫原理和劳斯稳定性判据判断平衡解的稳定性变化情况,得到η-λ、η-δ、η-ζ、η-β双参数下的平衡解1和平衡解2(±)的稳定区域分布图,其对球式自动平衡装置的研究和使用具有一定的指导作用。     

安装偏心距对球式自动平衡装置减振的影响

过临界转速下,影响球式自动平衡装置减振效果的因素很多。通过建立存在安装偏心距的球式自动平衡装置的数学模型,并依据现有的实验台确定仿真参数进行数值仿真,分析安装偏心距对球式自动平衡装置减振效果的影响。结果表明,安装偏心距越小,球式自动平衡装置的减振效果越好;一定范围内,提高转子的加工精度和安装精度,减小安装偏心距,球式自动平衡装置的减振效果改善明显;但过高的提高转子的加工精度和安装精度,球式自动平衡装置的减振效果改善不明显。分析结果对于球式自动平衡装置的有效减振有一定的应用价值。     

基于不平衡识别的主动电磁轴承转子系统自动平衡

转子不平衡引起的同步振动是主动电磁轴承转子系统高速运行面临的一个主要激振源.通过对转子系统不平衡特性的分析,提出了一种基于不平衡识别的主动电磁轴承转子系统自适应自动平衡控制方法.该方法无需控制对象的传递函数,亦不影响原控制系统稳定的频率边界,通过对主动电磁轴承在线施加试探性激振信号,同时检测控制电流响应中不平衡频率成分的幅值和相位变化,直接识别出不平衡干扰的Fourier系数,产生精确的补偿信号,从而使转子绕其质心轴旋转.实验测试结果表明提出的自适应自动平衡方法对不平衡干扰有显著的抑制作用.     

球式自动平衡装置数值仿真系统设计

在球式自动平衡装置的数值仿真中,传统的仿真方法是利用Matlab进行数值仿真,得到的结果不具直观性和交互性。为了解决上述问题,现利用VB平台,采用龙格—库塔法对球式自动平衡装置的数学模型进行数值求解,设计一种能够使仿真结果动态可视化的交互式数值仿真系统。仿真结果表明,该数值仿真系统增加仿真结果的直观性,实现滚球运动状态的动态呈现。得到的仿真结果与自同期理论一致,不平衡转子的振幅得到有效的衰减。     

跨平面球体平衡器振动抑制机理的研究EI北大核心CSCD

传统球体平衡器一般将平衡球约束于一个或多个平面圆环滚道中,事实上,球体具备沿转子轴线方向跨平面运动的能力,可用于转子质径矩的调节。提出了一种跨平面球体平衡器结构,对其振动抑制机理进行了研究。首先,应用拉格朗日方程建立了带有跨平面球体平衡器的转子系统振动模型;其次,分析了转子系统平衡解的组成,应用Floquet理论对系统周期解进行稳定性分析,得到了平衡球质量、转子支承刚度、支承阻尼和球体阻尼等参数对转子系统稳定性的影响,确定了不同参数条件下系统稳定区域分布;再次,通过数值计算分析验证了各稳定区内部系统的稳定性与平衡器的平衡能力;最后,进行了相关试验研究,验证了平衡器的有效性与仿真结果的正确性。结果表明,在高速阶段的稳定区中,平衡球可通过跨平面运动实现转子质径积与质径矩的双平衡。     

球式自动平衡装置的动力学特性分析

为研究球式自动平衡装置的抑振特性,利用拉格朗日方程和牛顿定律推导出球式自动平衡装置的运动微分方程,建立平面振动模型;采用旋转坐标变换的方法将振动模型转化为自治形式方程,分析自治系统的平衡点;采用数值分岔软件AUTO完成自治系统的分岔分析,指出平衡过程中的霍夫分岔现象,并分析稳定区与不稳定区;最后采用仿真的方法验证分岔结论的正确性。     

可同步旋转双转子稳态响应数值分析

介绍可同步微速差双转子动平衡实验装置,建立该转子系统的动力学模型。应用有限元方法分析其临界转速,不平衡响应等动力学特性。比较双转子系统在单个转子运行(内转子或者外转子)、内外转子同步运行和内外转子微速差运行三种不同工作状态下的动力学特性。并对装置的动力学特性进行了实测,结果表明该实验装置满足了可同步微速差双转子动平衡原理研究的需要。     

球式自动平衡装置在二倍频激励下的动态特性

高速旋转机械是应用较多的一种机械设备,一旦发生故障造成的损失十分严重。解决的办法之一就是对其转子进行自动平衡。生产中转子除了受到偏心激振力之外,还会受到高次倍频激振力和分数倍频激振力,特别是二倍频激振力。研究这些激振力对球式自动平衡装置的影响有非常重要的意义。由此,构建球式自动平衡装置在二倍频激振力作用下的平衡方程,应用Matlab软件研究和通过实验验证其动态特性。     

滚珠自动控制转子系统强迫振动研究（非线性主共振）

自动平衡滚珠用于在线自动平衡转子系统的不平衡并对强迫振动进行控制。目前大多数研究集中在线性转子系统，然而实际的转子系统大多属于非线性系统，特别是滚动轴承支承中出现非线性弹性恢复力。本研究考虑具有非对称的非线性弹性恢复力作用的转子，通过理论解析与数值模拟，研究了两滚珠平衡制振时转子的主共振响应及其稳定性，并对各个转速区域转子和滚珠的振动特性和运动规律进行了分析。证实了平衡滚珠在高速区域对非线性转子系统也具有良好的平衡制振性能。     

自动平衡装置减振效益分析

介绍了自动平装置的研究背景,研究了三种自动平衡装置的工作原理、平衡特点和减振效益,提出了以减振倍数作为衡量减振效益的定量指标。通过对比分析得出:滚球式减振效益最好,在理想情况下,滚球可以使转子达到完全平衡,减振倍数将达到无穷大;摆锤式在理想条件下,减振倍数远大于1;充液式减振效益相比之下较差。一般情况下减振倍数是介于1和2之间。     

单轴转台控制系统软硬件设计与搭建

为满足惯导测试的综合需要,研究具有角位置、角速率、角振动三个功能的单轴转台控制系统的实现方法.根据功能要求,进行控制系统硬件总体方案设计和主要部件选型,进而建立转台的数学模型,进一步分析了电机伺服驱动原理和控制算法,给出了控制参数整定方法,并设计了上位机控制软件.经过坐标变换,三相永磁同步电机可转换为直流电机,即一个二...     

磁流变流体挤压油膜阻尼器柔性转子系统动力特性的试验研究

通过测量不同激励条件下磁流变流体挤压油膜阻尼器(magnetorheological fluid squeeze filmdamper,简写为MRFSFD)转子系统的运动轨迹和不平衡响应,研究了MRFSFD转子系统的动力特性以及MRFSFD对转子系统动力特性的可控性和对转子系统的振动进行控制的有效性.结果表明MRFSFD的动力特性是可控的,在合理选择激励磁场的条件下MRFSFD能够有效地抑制转子系统的振动.MRFSFD转子系统对激励的响应时间较长,这种阻尼器更适合对转子系统的振动进行半主动控制.利用MRFSFD对转子的振动进行分段控制可以使转子系统平稳地通过多阶临界转速.     

转子振动的前馈自学习控制

针对转子轴承系统由不平衡引起的振动，提出不需建立对象数学模型、能够在转子工作转速下进行实时在线主动控制的前馈自学习控制方法。对这种控制方法在转子不停车的情况下自动实现不平衡振动的识别和控制过程的理论及算法进行了论述和推导。最后在单盘对称转子轴承系统上进行了实验验证，实验结果证明该基于减振原理的控制方法对不平衡振动具有较好的抑制能力。     

磁控挤压油膜阻尼器转子系统动力特性试验研究

为了改善传统挤压油膜阻尼器动力特性不可控的不足，提出了一种通过电磁效应来控制挤压油膜阻尼器动力特性的新结构，在一个双盘柔性转子系统上测量了不同磁场强度条件下磁控挤压油膜阻尼器转子系统在非旋转状态下的传递函数、在恒定转速下的运动轨道以及在慢加速运行过程中的不平衡响应曲线。结果表明了这种新型磁控挤压油膜阻尼器不仅具有良好的特性可控性，而且在设计合理的条件下还能够显著地减小转子系统的振动，是一种被动和主动兼备、具有良好发展和应用前景的转子系统阻尼结构。     

动静件有干摩擦的转子系统动态特性分析

本文用动力学基本理论建立了转子和定子之间有干摩擦的转子系统动态特性分析的数学模型。对该模型的动态特性分析表明：这类问题的失稳运动在不同条件下可以是正进动,也可以是反进动;转子转速在临界转速以下时也会发生反进动失稳运动;摩擦力在系统未失稳时起推迟发生正进动失稳的作用,但是也有扩大反进动失稳转速范围的作用。     

微粒粒度检测的干法分散系统

基于干法分散原理,对干法分散数学模型进行分析和仿真,根据气体动力学和相关机械电路原理,设计可自动控制的干法分散系统,包括进样振动装置、气体喷射收集装置和气体传输装置。结果表明,影响微粒分散最重要的因素是气流速度;分散过程中,进样振动频率、微粒的运动速度和气流速度都是可控的,能达到预期的分散效果。     

松动碰摩转子轴承系统周期运动稳定性研究

根据松动碰摩耦合故障转子轴承系统的非线性动力学方程，利用求解非线性非自治系统周期解的延拓打靶方法，对系统周期运动的稳定性及其失稳规律进行了研究，得到了系统在不平衡量-转速、碰摩间隙-转速等参数域内的分岔集。分析表明：在较大和较小的不平衡量下，系统的周期运动分别以Hopf分岔形式和倍周期分岔形式失稳；耦合故障转子轴承系统表现出与碰摩转子轴承系统相似的分岔失稳规律；随着系统动静件之间的碰摩间隙减小，系统的Hopf分岔集区间变大而且失稳转速降低。该结论可以为转子系统的故障诊断、安全稳定运行及振动控制提供理论依据。