机械振动对吸收式制冷强化作用的理论与试验研究

针对吸收式制冷机的传热传质过程,提出了一种通过振动来强化其过程的方法。搭建了相关的试验台,将一台吸收式制冷机组放置在一个电动振动台上,电动振动台的频率和振幅可调节,对吸收式制冷机组在振动情况下的运行情况进行了试验研究,探究振动对其传热传质的强化效果。     

无阀的电磁振动压缩机工作过程研究

根据斯特林循环制冷机的运行特点，利用变质量热力学原理和电磁振动方程，建立了无阀的电磁振动压缩机工作过程的数学模型，并运用计算机进行了工作过程模拟计算，计算结果将有助于进一步了解这类压缩机的工作特点，并为今后该类压缩机的优化工作提供了依据．     

天文巡天相机制冷机隔振设计

为了保证天文巡天相机整体性能,减少制冷机振动对主焦面和光学成像的影响,从隔振基本理论出发,利用有限元分析软件对巡天相机动态特性进行仿真分析,根据仿真分析结果与制冷压缩机振动特性,对制冷机隔振器进行相应的设计。比较隔振前后仿真分析结果,并验证其是否满足发射环境,结果表明隔振效果明显且能够满足发射要求。对制冷机隔振器的选择具有重要指导意义。     

微型机械制冷机的污染失效及其考核方法

阐述了污染失效是影响微型机械制冷机可靠性的一个关键因素，在分析污染气体的来源及其对制冷机回热器的影响等污染失效机理的基础上制订了考核方案。设计了微型高压阀，向机械制冷机工作腔内在线、连续添加污染杂质进行污染加速试验，从而解决了污染失效考核的关键问题。通过一台机械制冷机的污染加速试验对其污染失效进行了量化考核，结果表明，水蒸气、酒精、丙酮3种主要污染气体分别为74mg、31mg、114mg时使制冷性能下降约40％。污染失效的考核为机械制冷机寿命预测与污染控制提供了依据。     

轻烃制冷FSC系统的改造完善研究

针对吐哈油田鄯善采油厂制冷机FSC系统许多参数具体数据没有显示和上传的问题，对丘陵轻烃制冷机FSC系统进行完善，实现设备运行参数的数据分析、故障追忆、历史查询等功能，同时把制冷机的上位机界面和原稳气、4号原料气压缩机合并到一个Wincc工程里，更换部分已损坏或老化的变送器或传感器。     

基于RAM Commander软件的斯特林制冷机可靠性预测方法研究

由于缺乏故障率数据库,机械零部件和机械系统的可靠性建模和预计难度较高。为了对包含制冷机控制器和制冷机机械本体的可靠性进行预计和分析,以气体轴承自由活塞斯特林制冷机为例,基于RAM Commander软件建立了斯特林制冷机的可靠性模型。模型把制冷机分解至每一个组件、再分解至每一个零件或元器件,机械零部件的故障率直接引用软件中的NPRD-2011标准(或者NPRD-2009标准),从而建立了一种通用的、全面的可靠性预计方法。通过可靠性预计结果,分析了气体轴承斯特林制冷机中可靠性的薄弱环节,为制冷机的可靠性增长指明了方向。     

氨制冷机出口管道振动分析与减振

对氨制冷机二段出口管道的振动进行了分析。通过计算,找出激振力是管道振动的振源,从而采取在出口管靠近气缸位置设置缓冲器、改变管道布置的方法达到减振的目的。减振后振幅值是原来的 1/20。     

2FV5Q型高速全封闭式制冷压缩机的研制

为适应制冷机制造业的发展,特别是适应西北地区制冷机制造业的发展,西安制冷学会和西安冷冻机厂联合研制了2FV5Q型全封闭制冷压缩机。该机具有密封性好、噪音低、振动小等一系列优点,适用于空调机、除湿机、冷藏箱和移动式冷库等多种制冷设备,特别是噪音低,振动小,对要求宁静的空调机等尤为适宜。由于这种压缩机转速高,电动机和压缩机联成一体,并且安装在密闭外壳中,所以说该机的结构紧凑、占地小、安装使用方便。     

热声制冷机谐振管形状对管内声场分布的影响

热声制冷机中谐振管截面的几何尺寸是比较重要的参数,因此通过建立各截面形状谐振管内三维声场模型,分析不同形状谐振管内声场的声压分布,对于提高热声制冷机的性能具有重要意义。利用声学有限元分析软件ACTRAN(学生版)与Ansys Workbench,分别对长度相同的圆柱形、圆锥形、渐缩变截面管、凹曲线回转体以及凸曲线回转体内声场进行分析。比较当入口口径与出口口径比例相同情况下,截面曲线变化对谐振管的活塞振动模态频率、声压幅值产生的影响,以达到实现提高活塞振动频率和声压幅值最大化的目的。结果表明:对于热声制冷机结构微型化的需求,在相同激励条件下采用圆锥形谐振管,活塞振动模态幅值最大,同时能产生较高声强。     

区域供冷系统中制冷机系统的优化配置探讨

探讨了负荷变化时制冷机系统最优运行方案的确定方法，在此基础上提出了一种对制冷机系统进行全年能耗分析的方法。应用该方法对某住宅小区区域供冷系统的制冷机系统进行了全年能耗分析，并结合初投资、水泵及冷却塔能耗对该系统的不同制冷机配置方案进行了优化选择。     

一种高灵敏度超导接收前端的结构设计与仿真

空间用超导接收前端必须经受热真空和振动、冲击等环境适应性测试的考验,需要可靠的集成设计来控制制冷机冷指的变形量,而可靠的结构设计是关键。文中介绍了一种空间用高灵敏度超导接收前端的小型化、低漏热和高可靠性的结构设计方案。该接收前端采用自制的分置式斯特林制冷机(2.8 W@77 K)。采用特殊结构设计的铝板底座有效地将制冷机产生的热量传送到安装平台,满足了热真空指标。采用冷焊制成的异种形状的柔性导热带大大减小了制冷机冷指受应力冲击所造成的变形。采用隔热支撑结构连接超导滤波器和低温放大器等器件,既满足了机械强度要求,又有效地减小了漏热。对关键部件进行了实物测试,并采用Pro/E和ANSYS对整机进行仿真,验证了这种结构设计的可行性。     

磁流体阻尼可调减振器

磁流体减振器作为一种阻尼力可调减振器,具有反应时间迅速,能适用于振动系统实时控制等特点。在分析了磁流体减振器阻尼力特性的基础上,提出了磁流体减振器的非线性模型;试验验证了磁流体减振器作为阻尼可调减振器的减振性能。结果表明提出的非线性模型更能反映磁流体减振器的阻尼力特性;磁流体减振器能满足振动系统的不同阻尼的要求。     

液压缸非线性弹簧力下的轧机特性及控制

建立了非线性弹簧力约束作用下的轧机辊系振动模型,采用平均法求得轧机辊系的幅频响应方程。仿真分析了不同非线性弹簧力和活塞杆初始位移的幅频特性曲线,以及系统分岔响应随外激励幅值的变化规律。引入吸振器控制装置,比较了吸振器加入前后的时域曲线和幅频曲线,仿真分析了吸振器质量、弹簧力和摩擦力对幅频曲线的影响。研究结果表明：非线性弹簧力和外激励都会改变轧机辊系振动特性的规律,吸振器的控制效果与吸振器质量、弹簧力和摩擦力有关。     

基于音圈电机作动器的主轴振动LQG控制研究

为克服被动动力吸振器偏离最优状态时抑振效果严重降低的不足,针对动刚度较低的铣削加工机床的主轴振动控制,设计了一种混合动力吸振器的主动振动控制系统。该吸振器以音圈电机为作动器,以位移和速度作为状态反馈信号,直接对铣削刀具施加控制力,从而达到抑制主轴振动的目的。在分析音圈电机驱动特性的基础上,建立了两自由度的铣刀与主轴振动力学模型,推导出系统的状态方程,并采用线性二次高斯控制（LQG）最优控制方法对振动控制模型进行了仿真,最后在实际的数控雕铣机床上进行了相关的铣削主轴振动控制实验。结果表明,该方法能有效降低主轴切削振动,基于振动位移反馈的抑振效果优于基于振动速度反馈的抑振效果,但基于振动速度反馈能更有效地抑制高频的共振峰值,实际系统应根据振动反馈信号实时调整主动控制参数。     

基于新型材料的吸振器设计及电流控制方法

被动式吸振器(passive dynamic vibration absorber,简称PDVA)结构参数不可调,减振频带单一,不适用于宽频减振。为解决上述问题,首先,以磁流变弹性体(magnetorh-eological elastomer,简称MRE)为刚度元件,设计一种刚度可调的自适应吸振器(adaptive dynamic vibration absorber,简称ADVA);其次,对弹性体原料组成及磁流变效应进行介绍和分析;然后,对受控系统增加吸振器,引起系统新的共振问题提出了吸振器工作过程中的电流控制方法以消除新增的共振现象;最后,进行了仿真及实验研究。结果表明,本设计可将减振频带拓宽至11.37Hz,并且利用提出的电流控制方法可有效消除系统新增的共振峰。     

力偶作用下薄板的吸振控制研究

针对附加动力吸振器的简支矩形薄板,利用结构导纳理论,推导出了集中简谐力偶作用下系统各环节的功率流表达式,揭示了力偶的作用机理和动力吸振器的吸振机理。在此基础上,以控制频率范围内输入主振系的净功率流最大值为目标函数,探讨了单个吸振器和多个吸振器的优化设计问题,并分析了吸振器安装位置对控制效果的影响。功率流表达式的推导和吸振器优化设计的研究为弹性体在力偶作用下的吸振控制提供了理论基础和设计方法。     

基于Simulink仿真模拟车辆垂向振动

根据Matlab/Smulink建立客车两种垂向振动模型：具有动力吸振系统以及具有半主动控制系统,分4种状态：时速分别为100km/h、200km/h时,短波激励波长10m,长波激励波长50m,用变步长四阶龙格—库塔法进行仿真。在时域内对比仿真结果,得出阻尼开关的半主动控制在隔振方面优于动力吸振器。     

基于动力吸振器的中空轴系纵向减振研究

针对中空轴系的纵向振动,在轴系内部安置阻尼动力吸振器对其进行了减振设计。结合子结构综合法和传递矩阵法建立了附加阻尼动力吸振器复杂轴系的动力学模型,分析了阻尼动力吸振器与轴系的耦合系统在简谐激励下的动力学响应,并采用了有限元仿真,表明阻尼动力吸振器的加入使得轴系的纵向共振峰得到抑制,轴系共振频率附近的频响曲线趋于平缓。试验结果表明,附加阻尼动力吸振器后的轴系一阶纵向共振峰值下降显著,阻尼动力吸振器对轴系的纵向减振具有显著的效果。在中空轴系内部空间安装吸振器,既不占用多余的空间,又能获得较好的减振效果,可以作为船舶推进轴系纵向减振的一种新选择。     

轨道车辆车体磁流变弹性体吸振器的建模与仿真

以降低城市轨道交通车辆车体的垂向振动、提高乘客舒适度为目的,根据动力吸振器理论及磁流变弹性体刚度可调的特性,设计一种并联安装在车体底部的半主动式磁流变吸振器。为保证磁流变吸振器工作性能稳定,分析磁流变吸振器的磁路结构,利用多元回归分析法拟合励磁电流对磁流变弹性体工作区磁场强度的影响关系,提出励磁电流对磁场强度的控制算法。针对城轨车辆工况变化频繁、车体振动特性复杂的特点,建立对车体宽频振动适应性强的磁流变吸振器系统,研究其对车体垂向减振特性的影响,并利用Sperling指标验证了磁流变吸振器系统的减振能力。结果表明,所设计的磁流变吸振器结构紧凑且安全性高,对车下剩余空间的利用具有合理性;所建立的磁流变吸振器系统振动频带宽,可与车体始终处于谐振状态,使车辆的运行品质时刻保持在优级。论文的工作为利用磁流变弹性体的轨道车辆车体半主动式吸振器的应用提供了参考依据。     

A refined nonlinear vibration absorber

Presented here is a theoretical study on how to use saturation phenomena to design nonlinear vibration absorbers and how to improve their stability and effective frequency bandwidth. The so-called original saturation control method uses 2 : 1 internal resonances and saturation phenomena to suppress steady-state vibrations of a dynamical system by connecting it to a second-order controller using quadratic position coupling terms, which do not really suppress vibration to zero as a linear vibration absorber does. However, a linear vibration absorber uses direct position feedbacks and splits one natural frequency of the original system into two and hence spill-over effects exist when the system is subjected to broad-band and/or transient excitations. Although a saturation controller does not split one natural frequency into two, one large-amplitude nonlinear solution coexists with a small-amplitude linear solution outside of the resonance area. Hence, the existence of spillover effects depends on initial conditions. A refined nonlinear vibration absorber is designed by using a quadratic velocity coupling term in the controller and adding a negative velocity feedback to the system. It is shown that the quadratic velocity coupling term enables a saturation controller to suppress system vibrations to zero. Moreover, the linear velocity feedback enhances the capability of suppressing transient vibrations and prevents the system from having the large-amplitude nonlinear response. Two equations describing the first-mode vibration of a stainless-steel beam and a saturation controller from the authors’ previous experimental work are used in this theoretical study. Both perturbation and direct numerical integration solutions are presented. Guidelines for designing nonlinear vibration absorbers are derived.