同向回转双机驱动振动系统的自同步特性

采用了一种新的分析方法研究同向回转双机驱动振动系统的自同步特性,通过引入激振器平均角速度和相位差的两个小参数,对振动系统的参数进行无量纲化处理,提出了频率俘获力矩的概念,得到了振动系统的频率俘获方程,把同步问题转化为频率俘获方程零解的存在和稳定性问题。计算机仿真结果表明,当振动系统的参数满足频率俘获和自同步稳定运转的条件时,振动系统能很快实现频率俘获并达到稳定的自同步运转状态,验证了理论分析的正确性。     

非线性耦合同向回转的双偏心转子振动系统同步行为研究

随着振动系统逐渐朝着大型化、重型化的方向发展,大激振力振动系统是未来发展一个较热的趋势。基于这一特殊背景,提出了非线性(拉簧)耦合同向回转的双偏心转子振动系统及其同步问题。首先基于拉格朗日方程建立了系统动力学方程;随后采用运动分离法建立系统慢变参数的积分方程,推导出了系统实现同步的同步条件和稳定性准则;其次,通过数值分析研究了系统结构参数对系统同步能力及同步特性的影响;继而,采用龙格库塔法建立了非线性耦合同向回转的双偏心转子振动系统的机电耦合仿真模型,开展了系统的同步状态与系统机电耦合的动力特性的仿真分析;最后设计了相关试验装置,开展了同步试验测试。研究结果表明,系统的同步行为主要受拉簧和支撑弹簧的刚度系数、激振电机的位置参数等的影响;激振电机的相位差随着拉簧刚度系数的增加逐渐稳定在零度附近,相应地系统同步状态从反相同步逐渐变成同相同步,理论研究和试验结果能较好吻合。所有研究为研发高效节能的大型振动机械提供指导作用,同时研究成果也对振动同步领域共性问题的解决具有促进作用。     

反向回转双机驱动振动系统的自同步理论

利用异步电动机电压同步坐标系,得出电动机稳态运行时电磁转矩与转速的关系。运用动力学理论分析反向回转双机驱动振动系统的动力学特性,建立系统频率俘获的方程,得到实现频率俘获的条件及俘获频率和两偏心转子相位差的理论计算方程。利用非线性动力学理论,建立了频率俘获的稳定方程。利用Routh-Hurwitz准则获得系统稳定性条件。     

双电机驱动平面单质体振动系统自同步研究

根据哈密顿原理研究了同向双电机驱动平面单质体振动系统的自同步运动。首先建立单质体自同步振动系统的模型,运用哈密顿原理建立了振动系统运动微分方程并得到系统的振动响应,然后推导出哈密顿作用量的表达式,之后得到振动电机的同步条件,并由系统工作稳定性的一次近似判别法求得振动电机同步运行的稳定性工作条件。最后,利用相关数值对双电机驱动平面单质体振动系统自同步过程中的相关参数的关系,相位差、转速等进行了仿真,从而验证了理论分析的正确性。     

非线性振动系统非共振振动自同步特性

从理论计算、数值仿真和实验验证三个方面研究一类平面单质体非线性振动系统在非共振工作时的振动同步特性。首先,以反向回转双电机驱动的振动系统为研究对象,考虑其弹性元件的非线性因素,采用拉格朗日法建立其动力学模型;其次,基于Hamilton原理求出系统实现自同步的条件,利用一次近似判别法求出系统稳定同步运行的条件;然后,基于Matlab/Simulink软件,采用4阶龙格库塔法进行数值仿真,对理论推导的自同步条件及稳定性条件进行计算;最后,对一单质体振动样机进行实验测试。仿真结果表明,该非线性振动系统可以实现稳定的0相位自同步运动。通过理论计算结果、仿真结果以及实验结果的相互对比,验证该非线性振动系统同步特性理论的准确性。     

液压驱动控制的偏心回转系统同步特性

以液压振动桩锤这种大功率惯性振动机械为对象,用机电液耦合动力学理论研究液压驱动控制的偏心回转系统的自同步特性问题。建立无相位差监控的惯性振动机同步系统的机电液耦合模型,对该模型进行仿真研究,分析摩擦转矩、动刚度、动阻尼、激振器结构参数和液压马达泄漏等各种因素对自同步系统稳定工作过程和过渡过程的影响。建模和仿真结果显示,上述各种因素之间及其与振动机的机体之间相互影响、具有复杂的耦合关系,可以通过修正阻尼、刚度、泄漏系数及激振器结构参数等,来提高同步效果,其中刚度和泄漏系数调节效果最明显。研究表明,建模仿真正确反映了上述各种因素影响与振动机的机体之间的耦合关系,对于优化液压驱动的振动机械机电液系统设计具有理论指导意义。     

反向旋转双转子系统动力特性分析

反向旋转的双转子系统已被相当一部分航空发动机采用,以利于减小高、低压转子陀螺力矩的影响,降低机匣负荷,提高飞机机动性能。本文分析了一种中介联接方式较特殊的反向旋转双转子结构,即其中介轴承外圈与低压转子联接,内圈与高压转子联接。针对这种结构,本文应用传递矩阵法,结合边界条件,提出了一种较为简便的改进方法,分析了反向旋转双转子结构前3阶临界转速特性和振型特点,研究了支承刚度对结构的前3阶临界转速的影响。此外,本文对不同支承刚度下双转子结构的1阶临界转速进行了试验研究,并与计算值进行了对比,吻合较好。     

自同步振动系统的动力学耦合特性及实验

为了研究双机驱动自同步振动系统的动力学耦合特性,引入两个激振器的平均角速度和相位差两个参数,对振动系统的参数进行无量纲化处理,得到振动系统的同步性条件和稳定性条件。定量分析了振动系统两个激振器的动力学耦合特性,发现系统的频率俘获力矩与相位差正弦值乘积的一半以阻力矩形式加在相位超前的电动机上以降低其角速度,另一半则以驱动力矩形式加在相位滞后的电动机上以增加其角速度。同步实验台振动系统的实验验证了该理论分析的正确性。     

双机驱动双质体近共振同步运动

为更好利用双机双质体振动系统,进行自同步运动设计,首先应用拉格朗日方程和传递函数,推导出了振动系统的稳态时的同步响应的表达式,进而推导出了振动系统的稳态相应。对系统进行了数值仿真分析,因为近共振有其特殊的工程意义,定量研究了振动系统在近共振工作状态下,两电机的转速、相位差,及两质体各自的位移与两质体间的相对的位移。最后通过实验验证数值仿真和理论推导的正确性,并给出了相关实际应用实例。     

双机驱动无摆动振动机的自同步理论研究

对一种双机驱动无摆动振动机的自同步理论进行了研究。该振动机由内、外两个质体组成,两偏心转子的旋转中心与内质体质心在同一条竖直轴上,使得两偏心转子的惯性力对该轴的力矩为零,从而消除了振动机的摆动。首先,利用拉格朗日方程建立了振动机的运动微分方程,分别得到了振动机运动自同步及其稳定性条件;然后,通过数值方法验证了理论分析的正确性,并发现系统的自同步能力与两偏心转子质量比正相关,与竖直方向频率比、共振激励角、内质体与振动系统质量比负相关。     

软式非线性同步振动沉桩系统的动力学分析

对软式非线性同步振动沉桩系统进行动力学特性研究。首先,建立同步振动沉桩系统的软式非线性振动模型,采用一次近似解的幅频特性方程判定系统周期解稳定性问题;然后,利用选取的参数分析系统幅频特性关系,并且根据幅频特性曲线确定系统多解处的稳定解问题,以及讨论沉桩系统参数(激振频率、土的刚度和阻尼、激振器的偏心距等)对系统动力学特性的影响;最后,基于Matlab/Simulink采用四阶龙格-库塔法运算程序进行数值仿真确定系统周期解稳定性。通过理论和仿真系统地分析了系统周期解的稳定性特性,以及系统各参数对系统周期解的影响。     

基于Matlab的两电机激振自同步振动系统机电耦合机理研究

自同步振动和振动同步在机械工程上已获得成功应用,但是振动机械实现自同步振动和振动同步的过渡过程长期以来却一直不明确,利用现有的振动机械模型还不能定量解释系统从不同步到同步、或是从一种同步状态到另一种同步状态的物理过程。本文根据振动系统的机电耦合数学模型,建立了基于Matlab／Simulink的仿真模型。通过对几种典型自同步振劫过渡过程的机电耦合行为的仿真分析,揭示了多电机激振振动系统自同步振动和振动同步的机电耦合机理,验证了建立的机电耦合模型的正确性,为进一步开发新型高效的振动筛提供了理论基础。     

碰摩转子系统的非线性振动特性研究

以航空发动机转子与静子的碰摩故障为研究对象，以刚度为分段线性的Jeffcott转子为模型，建立了系统的运动微分方程，以转子转速和不平衡量作为控制参数分析了系统非线性动力学中的分叉和混沌特性。     

反向回转双机驱动振动系统基于频率俘获的控制研究

建立了反向回转双机驱动振动系统的动力学模型和感应电机的数学模型,运用动力学理论分析了振动系统的动力学特性,得到了反向回转双机驱动振动系统实现频率俘获的条件．根据振动系统的频率俘获条件,分析了对2个2偏心转子相位差的控制策略．分别运行自同步条件下的系统仿真程序和基于振动系统频率俘获条件的相位差控制仿真程序,计算机仿真结果表明对振动系统施加控制后,该系统能够快速实现速度同步和相位同步,验证了控制策略的有效性．     

干摩擦系统的自激振动数值研究

针对一类具有代表性的双质体-传输带干摩擦系统,首先对系统平衡点进行稳定性分析,然后利用数值方法揭示系统在非内共振、1∶2和1∶3内共振三种情况下的非线性动力学现象.通过分析可知,在传输带速度减小的过程中,系统的静平衡状态失稳,出现纯滑动和粘滞-滑动形式的干摩擦自激振动.另外,系统的内共振状态对干摩擦自激振动有重要影响.     

系统刚度对行星齿轮传动振动特性影响研究

为了分析齿轮啮合刚度、支承刚度对行星传动系统振动特性的影响,建立了基于人字齿行星传动的平移一扭转耦合的动力学模型.在动力学模型中,每个运动构件假定有3个自由度,同时考虑各构件的支承刚度、轮齿时变啮合刚度等影响因素.根据各构件的运动方程建立传动系统的动力学微分方程,并对其进行特征值问题求解,获取行星传动系统振动特性.     

金属表面机械研磨液压试验机振动特性研究

针对现有用于金属表面纳米化的机械研磨装置存在效率较低、发热量大、振动频率固定等问题,提出了一种利用液压动态冲击与波动能实现金属材料表面纳米化的新型机械研磨试验机,试验过程中所需的液压动态冲击与波动能,由变频电机驱动一种三位四通转阀获得。介绍了该试验台的工作原理、结构组成,建立了试验机液压系统的数学模型,采用四阶龙格-库塔算法对该数学模型进行了求解,并进行了振动特性实验。对比分析表明:理论计算与实验结果基本吻合,误差较小,从而证明了理论模型的正确性;该试验机可以在0～94.2 Hz的振动频率内工作,随着振动频率的增加,振动位移幅值变小,而速度及加速度的峰值变大。所提出的新型振动策略、数学模型和研究结果,为后续进一步优化和促进该机械研磨试验机工程化提供了基础。     

化工管路系统的耦合振动瞬态特性研究

根据弱约束化工管路由于阀门的启闭动作而产生的水击现象,引起系统较为复杂的传输特征,考虑泊松耦合效应与连接耦合效应,推导了耦合振动特性方程,采用多变量拟线性方程组特征线法求解阀门启闭产生的水击耦合瞬态响应。结果指出,容腔的压力响应幅值变化范围较大,阀门启闭动作结束后,仍存在有较大的振动幅值。通过试验验证阀口端压力峰值的测试结果与计算结果偏差为2.25%,与计算结果趋势基本一致,验证了所建立耦合振动瞬态特性方程的有效性。     

GMA非线性振动系统混沌特性研究

针对超磁致伸缩驱动器非线性振动系统的混沌特性问题,对该系统的响应随激励频率、激励力参数变化进行了研究。在分析GMA工作原理的基础上,建立了GMA非线性振动系统的数学模型,给出了该系统的振动方程;利用Matlab软件进行了数值仿真分析,通过求解GMA非线性振动系统的响应随激励频率、激励力参数变化分岔图,确定了该系统产生混沌时激励频率、激励力参数的取值范围;采用4阶Runge-Kutta法绘制了GMA非线性振动系统的位移时间历程图、相图、Poincaré映射图、幅值谱图;使用ADAMS软件对位移时间历程曲线进行了实验仿真验证对比。研究结果表明:GMA非线性振动系统具有混沌特性;通过对该系统的混沌特性研究,得到的结论为该系统的混沌特性应用提供了理论依据和技术支持。