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。     

最优控制规律

研究采用变刚度阻尼支承系统,实现挠性转子振动最优主动控制的一些理论问题。首先研究了在结构受迫振动最优主动控制规律的作用下,变刚度阻尼支承系统的动刚度子矩阵输出响应最优反馈矩阵的关系。由此可以确定转子的变刚度阻尼支承系统的各个动力学参数。然后,进一步分析了采用变刚度阻尼支承系统,实现振动最优主动控制的必要条件和有效频率范围。     

电磁辅助支承的变刚度减振研究

对一种新型支承结构——电磁辅助支承的变刚度减振进行研究。电磁辅助支承的结构类似挤压油膜阻尼器，它直接将电磁执行器安装在主支承上，通过控制电磁执行器的电流可以改变整个支承的刚度和阻尼。该支承被应用于一单圆盘对称转子实验系统。通过对转子系统建模，仿真不同支承刚度下转子的振动响应，从而可采用变刚度来保证高速转子以较低的振幅平稳度过临界转速。实验结果证明在一阶临界转速附近，可取得70％的较好减振效果。     

电磁阻尼器分段相位控制研究

对柔性转子轴承系统，用电磁阻尼器实施主动控制时采用分段位控制算法，按转速频率分段设置不同的优化相位超前补偿环节，以便在整个转速范围内有效控制转子过临界振动，获得较好的控制效果，分段相位控制器能提供随转速而变的刚度阻尼特性，实现变刚度及变刚度阻尼控制过程，实验证明，控制算法简单，抑制效果和稳定性好，具有效大实用价值。     

转子系统变刚度主动控制的非线性特性的研究

采用变支承刚度方法控制转子系统的振动，并用渐近法分析在了启动和制动过程中转子系统变刚度的非线性特性。研究认为在控制过程中支承刚度的变化是随时间慢变的，且无论支承刚度如何变化，都可以近似地看成是分段线性的非线性过程，仿真结果与实验结果均为表明，选择适当的变刚度速度可以有效地抑制转子的振动。     

轴承载荷对转子系统各支承的耦合振动分析

以多支承转子 轴承 弹性基础系统为研究对象,对多支承转子系统某支承处轴承载荷变化引起不同支承点处轴及轴承的耦合振动响应进行了研究。首先,建立了多支承转子系统支承间的耦合振动模型,并进行了仿真和试验,耦合振动模型考虑了每个支承处的油膜耦合效应,通过轴承载荷敏感度矩阵得到各支承耦合力;然后,利用龙格库塔法对油膜刚度为定刚度和动刚度两种情况下的转子系统进行了数值分析及仿真;最后,在8支承转子试验台上进行试验,采取改变某一支承处的位移来得到轴承载荷的变化,并提取各支承处的振动信号。结果表明,轴承位置在稳态和瞬态两种情况下改变时振动响应明显不同,油膜刚度为动刚度的分析结果更为合理。     

变支承磁悬浮转子超临界运行仿真研究

针对工业中转子系统在跨越一阶临界转速时,振动幅度过大及失稳的问题,通过对转子系统平稳跨越一阶临界转速方法的归纳和研究,提出了一种基于主动控制下的磁悬浮轴承—转子系统变支承跨越一阶临界转速的方法。首先建立了主动控制下的变支承磁悬浮转子系统数学模型,并分析了两支承转子系统和三支承转子系统跨越一阶临界转速时的响应特性;然后利用ADAMS和Matlab联合仿真了主动控制下的变支承磁悬浮转子系统跨越一阶临界转速时的振动特性。仿真研究结果表明:变支承磁悬浮转子系统在超临界运行时具有良好的减振效果,与传统两支承转子系统相比,其最大振幅减小了52.6%。     

磁流变液阻尼器-柔性转子系统振动特性与控制的再研究

对先前提出的理论分析模型进行适当改进，用新模型对支承在磁流变液阻尼器上的单盘悬臂柔性转子系统的振动特性和控制技术进行再研究。研究表明，随着磁流变液阻尼器的库仑阻尼力的增大，系统在无阻尼临界转速处振幅明显下降，但在两阶临界转速之间的一定转速区振幅增加；同时，随着库仑阻尼力的增加，阻尼器轴承处的振幅在几乎所有转速时都被减小，甚至在某些转速区间该轴承被“锁住”，而且轴承能够振动的区间越来越窄。这说明转子系统从一个弹性支承系统逐步转化为一个准刚性支承系统，阻尼器支承的有效刚度越来越大，使得一阶有阻尼临界转速逐渐提高，并逐渐接近刚支临界转速。根据这些特性，提出通过开关控制抑止转子通过两阶临界转速过程中的振动，并使转子振幅在全转速区达到最小。仿真结果表明，系统能平稳通过两阶临界转速。     

发动机转子-滚动轴承系统的振动性能研究

针对发动机转子 滚动轴承系统建立了有限元模型,将弹性轴段、刚性圆盘和弹性支承的动力方程集结后得到系统振动方程,分析计算了支承刚度对系统固有频率的影响。将转子不平衡惯性力和轴承支反力作为激励,求解了系统的稳定响应,得出了合理设计支承刚度和阻尼,可以改善转子系统的振动特性的结论。通过转子系统模拟实验,对该结论进行了验证。     

电磁轴承-无轴承电机系统在转子主动控制的应用研究

主动磁轴承借助电磁力来控制转子的振动,无轴承电机在实现转矩控制的同时实现电机的悬浮控制。本文在对永磁偏置三自由度电磁轴承和两自由度无轴承电机的磁悬浮机理一般性描述的基础上,分析了其产生的悬浮控制力。并以转子电磁振动为研究对象,结合电磁轴承和无轴承电机的特点,提出利用一种新型的五自由度磁悬浮异步电机作为执行机构对转子电磁振动进行主动控制,实现了转子系统稳定工作。此系统可以有两方面的应用,既可以用做转子的支承,也可以用做转子振动主动控制的增稳。     

发动机轴承装配条件对支承刚度的影响

为探索航空发动机轴承装配条件对支承刚度的影响,支撑发动机转子系统的动力学设计和整机振动控制,在动力学方程的基础上,建立了振动测试和理论计算相结合的支承刚度辨识方法,并以某型航空发动机的五号支点轴承为对象,试验研究了圆柱滚子轴承内、外环配合参数、锁紧螺母拧紧力矩等参数对支承刚度的影响规律。结果表明:建立的支承刚度辨识方法准确可行;轴承内、外环为过盈配合时,过盈量增大,支承刚度增大,支承刚度对锁紧螺母拧紧力矩不敏感;轴承内、外环为间隙配合时,转子出现非线性共振,支承刚度大幅度地随机跳动,不符合线性条件假设。设计时应合理考虑轴承内、外环配合参数,避免导致转子系统振动特性恶化。     

转子失稳振动及转子失稳振动镇定器

分析了阻尼和支承刚度各向异性对失稳振动的抑制作用 ,并提出了一种治理转子失稳振动的简单措施 ,即在转子系统中引入附加的装置——蜂窝式橡胶镇定器 ,用以改变转子系统的阻尼和刚度 ,从而寻求解决转子失稳振动的有效途径。实验结果表明 ,蜂窝式橡胶镇定器能够对转子系统提供足够的阻尼 ,进而会起到很好的镇定效果     

改进PCA算法及其在转子特征提取中的应用

为探索航空发动机轴承装配条件对支承刚度的影响，支撑发动机转子系统的动力学设计和整机振动控制，在动力学方程的基础上，建立了振动测试和理论计算相结合的支承刚度辨识方法，并以某型航空发动机的五号支点轴承为对象，试验研究了圆柱滚子轴承内、外环配合参数、锁紧螺母拧紧力矩等参数对支承刚度的影响规律。结果表明：建立的支承刚度辨识方法准确可行；轴承内、外环为过盈配合时，过盈量增大，支承刚度增大，支承刚度对锁紧螺母拧紧力矩不敏感；轴承内、外环为间隙配合时，转子出现非线性共振，支承刚度大幅度地随机跳动，不符合线性条件假设。设计时应合理考虑轴承内、外环配合参数，避免导致转子系统振动特性恶化。     

滚动轴承非线性振动特性探讨

主要研究了滚动轴承支承转子系统的非线性振动及相关的轴承破坏问题。采用滚动轴承的非线性刚度表达式，建立了滚动轴承支承刚性转子系统的力学模型和数学模型；通过对数学模型的求解，得出了系统振动的反应曲线和骨干曲线；揭示了滚动轴承的非线性振动是其高速运转时破坏的原因之一，并从理论上解释了球轴承和滚子轴承的动力特性差异。附图４幅，参考文献３篇。     

变刚度支承下电磁轴承-转子系统振动特性研究

旋转机械在运转过程中会在同频或倍频的扰动下产生转子振动,而电磁轴承具有刚度、阻尼可调的优势,能为抑制转子振动提供一种研究思路.以电磁轴承-转子系统为研究对象,验证了PID控制参数与等效刚度之间的关系,并分析控制参数对等效刚度的影响;将电磁轴承支承下刚性转子、柔性转子模型结合有限元分析软件进行对比分析,研究等效刚度对转子...     

轴系推力轴承主动减振液压控制装置分析研究

介绍了能降低船舶推进轴系纵向振动的推力轴承主动减振液压控制装置,建立了推力轴承纵向振动及主动减振液压控制装置液压系统数学模型,利用MATLAB软件,对推进轴系所受螺旋桨的激励力、纵向振动位移及加速度进行了仿真分析。结果表明:主动减振液压控制装置能有效解决推进轴系的动态刚度与支承刚度之间的矛盾;且具有推进轴系纵向位移范围小、加速度响应幅值低以及减振降噪效果明显等特点,可为船舶推进轴系的研制提供技术支撑。     

滚动轴承的非线性振动和损坏机理

研究了非线性滚动轴承支承转子系统的非线性振动问题以及相关的轴承损坏机理。采用滚动轴承的非线性刚度表达式，建立了滚动轴承支承刚性转子系统的力学模型和数学模型，通过时数学模型的求解，得到了系统振动的反应曲线和骨干曲线，从而揭示了滚动轴承高速运转时损坏的一种机理，并且从理论上解释了球轴承和滚子轴承的动力性能差异。     

轴向磁悬浮轴承支承特性理论分析和实验

磁悬浮轴承广泛用于高速旋转机械,磁悬浮轴承的支承特性对研究该系统的动力学问题具有重要影响。提出了准确地测量轴向磁悬浮轴承支承参数的通用方法,为磁悬浮轴承转子系统动力学仿真分析、优化设计提供了可靠的建模依据。以一轴向磁悬浮轴承为例,首先在理论上计算了力-电流系数和力-位移系数,然后采用载荷法进行实验测定,实验结果略小于理论计算结果,因为实际系统存在漏磁,所以这是合理的。实验测定磁悬浮轴承刚度阻尼的方法主要是利用外部激振力对系统的激振和测试得到的系统响应之间的关系来识别,采用力锤脉冲激振法,从轴向磁悬浮轴承稳定悬浮下的频响函数中,测出系统的刚度约为4.55×106N/m,阻尼约为748N.s/m。     

高速转子系统振动控制技术评述

高速转子系统在正常工作过程中必须通过临界转速,此时由于不平衡质量的作用,转子系统会产生共振,导致强烈的振动。降低系统支承刚度以降低临界转速、增大支承阻尼,以减小振幅,这些措施可以抑制系统通过临界转速时的振动幅值和外传力。在振动被动控制技术中,常用弹性支承和挤压油膜阻尼器、金属橡胶减振器、高聚物复合材料减振结构等,降低系统支承刚度,增大支承阻尼,以减小系统振动;在主动控制技术中,通过主动控制挤压油膜阻尼器的参数,改变支承的刚度和阻尼的大小,以控制系统的振动;以及采用形状记忆合金调节器、电磁阻尼器、压电调器等装置,来主动控制系统的振动。目前控制技术仍存在装置结构复杂、性能不稳定等问题,采用粘弹阻尼复合材料与滚动轴承钢外圈复合结构的一体化滚动轴承,足一种有发展前途的研究方向。     

磁力轴承转子系统非线性支承特性的研究

通过对磁力轴承非线性支承力特性的分析,可以看出控制器参数与支承特性之间有非常强的非线性耦合关系。虽然其支承的刚度和阻尼都能够通过改变控制器参数进行调整,但控制器参数的选择受非线性因素的影响较大。当比例增益越大,则在转子平衡点处的线性刚度就越大,能提供的最大支承力也越大,但支承实现正刚度的转子位移区间越小,系统稳定的转子位移区间就越小。通过对主动磁力轴承转子系统非线性支承特性的研究,揭示了控制器结构参数、机械结构参数与支承特性之间的耦合关系。