阻尼减振技术在推进轴系试验中的应用分析

推进器转子的激励力会通过轴系及艇体产生辐射噪声。阻尼减振是系统振动控制与优化中的一种重要手段,其本质是消耗振源传递的能量,进而降低结构振动响应。搭建轴系试验台架,以轴系振动加速度总值级为评价指标,分析加装颗粒阻尼吸振器和换装具有黏弹特性的高锰基合金材料基座的减振效果。试验结果表明这两种基于阻尼的减振方案对推进轴系均有一定的减振效果,可为推进器振动噪声控制提供技术支撑。

船用HVAC风管减隔振工艺措施试验及分析

某船典型环境下,HVAC风管在管内风速风量的激励下,产生明显振动。采用安装橡胶减振元件及消音装置等措施后,HVAC风管振动下降最大达10%以上。本试验研究风管安装相关措施对管路振动的影响,发现橡胶垫的厚度、硬度等材料参数对风管路振动传递影响呈复杂关系。其中,橡胶垫的减隔振效果随着厚度的增加不断提升,最终趋于稳定效果,并且软管径向安装偏差对管路各方向振动亦有较大影响,为该型船减隔振措施提供一定参考。

基于声发射信息熵均距的滑动轴承润滑状态故障诊断研究

在声发射信号的信息熵距的基础上,提出了声发射信号的信息熵均距诊断方法,该方法能有效提升汽轮机上滑动轴承润滑状态的诊断精度,通过突出润滑状态的信息熵特征和改变信息熵点之间的距离算法,使不同润滑状态之间的差异更明显,以增强对润滑状态的准确识别能力。该效果在半干摩擦状态的诊断上表现最显著,并在实际机组上验证了该方法的有效性,为滑动轴承润滑状态的诊断和故障预测提供了更可靠的方法。

基于Inception-LSTM的退火窑辊道系统轴承故障诊断

玻璃生产线退火窑辊道系统轴承运行状态显著影响玻璃品质和生产效率,实时监测各轴承运行状态对确保退火窑系统的平稳运行具有重要意义,提出结合Inception模块和长短期神经网络(Long Short-term Memory,LSTM)的迁移诊断方法,对退火窑辊道系统中的辊道轴承和通轴轴承运行状态进行监测、诊断。首先,使用集合经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)对轴承信号进行分解和重构降噪,并利用直方均衡化增强重构信号小波时频图的聚集性。然后,针对样本充足的辊道轴承,建立Inception-LSTM网络,提取多尺度特征并学习其中的时间依赖关系,实现状态诊断。再次,针对转速不同且样本量少的通轴轴承,以辊道轴承信号为源域,以通轴轴承信号为目标域,以Inception-LSTM网络为基础,使用多核最大均值差异(Multi-kernel Maximum Mean Discrepancies,MKMMD)减小分布差异,实现故障样本不平衡条件下的跨转速域不变特征提取和迁移诊断。最后,利用实验数据和实测数据验证本算法的有效性,结果表明,该方法能有效诊断出退火窑辊道系统轴承故障,且具有较高的准确率。

空调系统对地铁车内噪声影响与优化分析

[目的]地铁车内噪声影响着乘车的舒适性,其中空调系统对地铁车辆车内噪声的影响不容忽视,因此有必要对相关问题进行研究,以期提高乘客的乘车体验感。[方法]基于SEA(统计能量分析)法,建立了地铁列车车内噪声仿真模型,并结合空调机组实测声源数据,进行仿真计算;研究了空调机组对车内噪声影响及优化方法。[结果及结论]在静置工况下,空调噪声对车内噪声影响最大;在运行工况下,由于动车受到牵引系统噪声的影响,空调系统对拖车车内噪声的影响比动车大;随着地铁运行速度的提高,轮轨噪声占主要成分,空调对车内噪声的影响降低;空调系统对车内噪声影响主要在400 Hz以下的中低频段,而在400 Hz以上频率成分主要由轮轨噪声及牵引系统噪声导致。地铁车辆空调系统送风口对车内噪声贡献量较大,通过优化送风口可显著降低该地铁车内噪声。

高速列车轴箱振动特性及功率谱密度归纳研究

针对我国动车组轴箱振动特性及实测加速度功率谱密(Power Spectral Density,PSD)不明确等问题,在我国多条线路上开展轴箱振动试验,获取各个线路轴箱振动加速度数据。通过滑窗计算并拟合峭度、偏斜度两个非高斯参数的分布形式。采用约翰逊拟合对非正态分布的PSD样本进行谱归纳,获得轴箱实测功率谱密度,与IEC 61373标准进行对比分析。结果表明:轴箱振动加速度信号有着明显的超高斯特性,其中峭度分布符合对数正态分布,且进行曲线平移后拟合效果较好;高斯混合模型对偏斜度分布有着较好的拟合。通过对5条线路实测功率谱密度的统计结果可知,标准值与实测功率谱密度差异较大,各线路在500~1000 Hz高频振动能量大于标准值;在5~300 Hz低频振动能量小于标准值。将统计结果作为轴箱附属部件的载荷输入,为轴箱附属部件进行考虑线路非高斯特性的疲劳可靠性设计和振动试验提供理论指导。

基于遗传算法的轴流风机气动性能分析及优化研究

为降低风机气动噪声,以某轴流风机为研究对象,基于遗传算法,提出一种将叶片表面湍动能最小值作为寻优目标的降噪方法,并对优化后的叶型降噪机理及气动性能进行了分析。首先,通过对叶片结构参数化建模,实现了空间尺寸、形状的自动控制。其次,将风量不变作为约束目标,选取3个结构参数,即轴向弯曲参数、前缘点和后缘点的切线与弦线的夹角,结合敏感因子分析,建立叶片表面湍动能和叶片结构参数的响应关系。最后,利用NSGA-Ⅱ遗传算法确定最优的叶片结构,并对比了优化前后气动性能和噪声水平的差异,验证了该方法的可行性,结果表明:(1)不同的轴向弯曲形状对风量和噪声的影响权重不同;(2)选取了两种优化方案:叶片#1通过降低转速可以实现降噪,且保证风量和原始叶片持平;叶片#2相较于原始叶片风量基本持平,在保证转速不变的前提下最大降噪量达1.6 dB(A);(3)通过试验验证发现,风量对噪声的影响大于转速,在保证风量不变的前提下,通过叶型降噪的效果要优于降低转速的方案。

秸秆还田残膜回收一体机振动特性分析与结构优化

该研究针对棉花秸秆还田残膜回收一体机振动剧烈、可靠性差等问题开展机具振动特性分析与结构优化。以接近激励源的部位确定机具主要振动测点,安装传感器与连接振动测试仪,获取空转和工作条件下机具振动信息,采用ANSYS Workbench中的Lanczos Method算法仿真求解机架模态频率和振型,建立机具振动力学模型,通过振动测试仪数据验证仿真模型的准确性,并提出机具结构优化方案。结果表明,仿真结果与实测振动数据有效值的相对误差为9.6%,秸秆粉碎装置与脱膜装置是造成整机振动剧烈的主要部件,田间收获工况下整机振动强度高于空载工况;实测振动频率36.13 Hz接近机架前两阶固有频率且处于外部激励频率范围内。采用正交试验对机架结构进行优化,得到最佳参数组合为侧板厚度12.0 mm,主连接梁管壁厚6 mm,副支撑梁宽度70 mm。优化后机架前两阶固有频率分别提升至50.700和53.322 Hz,避开了外部激励频率,振动测试结果表明,空载工况下,相比优化前主连接梁振动幅值降低48%,侧板振动幅值降低35%,田间收获工况下相比优化前脱膜装置轴承支座振动幅值降低47%。研究结果可为秸秆还田残膜回收联合作业机的振动特性分析与结构优化提供参考。

浮筏隔振系统动力学建模与软件开发

现代舰船机电设备多采用大型浮筏隔振系统进行动力设备的隔振与冲击隔离。基于多刚体动力学理论,建立复杂空间多刚体系统动力学方程,可以用于浮筏系统方案设计阶段的摇摆、振动与抗冲击计算。首先建立各子系统的动力学方程,再通过各子系统的组装得到整个系统的动力学方程。系统的刚度和阻尼矩阵均可以通过方向余弦矩阵R、迁移变换矩阵T等矩阵之间的基本运算得到,无须矩阵求导和方程线性化。理论推导得到的质量、刚度矩阵和阻尼矩阵与有限元法生成的质量、刚度、阻尼矩阵完全一致,验证本方法建模的准确性。在此基础上,在MATLAB环境下用App Designer开发一款浮筏隔振系统静、动态分析软件,可对浮筏隔振系统的静力、摇摆、振动与抗冲击性能进行快速预报,结果与有限元法计算结果吻合良好。该软件有望解决浮筏隔振系统在初期设计阶段计算周期长且繁琐的难题。

考虑时滞的主动悬架系统控制策略对比研究

本文以二自由度四分之一汽车悬架系统为研究对象,采用不同控制策略对考虑时滞的悬架系统控制特性进行研究,并对控制效果进行对比分析.首先,采用第二类拉氏方程建立考虑时滞的二自由度悬架控制系统的动力学模型;然后分别基于状态变换法和H_(∞)控制理论,设计系统的时滞反馈控制律.其中状态变换法主要通过系统状态变量的转换,将系统时滞控制方程转换成不显含时滞的动力学方程,然后采用传统的二次型最优控制方法对系统进行控制.H_(∞)控制主要通过使用Lyapunov-Krasovskii泛函和自由权矩阵法,设计考虑时滞的H_(∞)控制律;最后在Matlab/Simulink平台上对控制系统进行仿真分析,并在相同时滞下对两种控制结果进行对比.研究表明,两种控制策略在考虑时滞的情况下均可保证系统的稳定性,且H_(∞)控制相比于状态变换法有更好的控制效果.

钢丝绳无损检测信号处理算法的进展

电磁无损检测技术是实现钢丝绳状态监测的重要方法。从钢丝绳的电磁检测方法、信号预处理、特征提取和定性判断及定量分析等4方面对钢丝绳电磁检测技术进行综述。概述了钢丝绳电磁检测技术的研究现状和相关进展;探讨了不同检测技术对钢丝绳缺陷检测的影响;并从信号处理角度分析了常用的降噪方法,特征提取算法和定性及定量分析方法,论述了股波、振动等噪声对钢丝绳缺陷信号的影响及对应的降噪方法;在对比特征提取算法优缺点的基础上给出了损伤定性判定及定量分析的有效方法。最后,探讨了钢丝绳电磁检测技术的不足和未来发展方向。

基于MEMS加速度传感器的行星齿轮箱故障诊断技术研究

行星齿轮箱广泛应用于直升机、风力涡轮机和重型工业机械的传动系统中。由于结构复杂的行星齿轮箱在系统中的作用非常重要,一旦发生故障可能导致整套系统停摆,造成重大经济损失,实时监测行星齿轮箱状态的必要性日益受到关注。因为行星齿轮箱载荷变化引起齿轮啮合激励的变化,同时信号的传递路径也较长,导致使用传统方式安装在机器箱体上的加速度传感器在行星齿轮箱故障诊断方面的准确性较低。随着低成本、低功耗MEMS技术的发展,MEMS加速度传感器可以直接安装在转轴上,这种测量方式可以直接测量激励源,获得高质量的数据,更准确地评估旋转机械的动态特性。本文研究了安装在行星齿轮箱低速输入轴转子上的MEMS加速度传感器的信号特性,并结合VMD算法对数据进行分解,研究结果表明:通过研究转子上加速度传感器信号频谱特征频率,可以准确地识别行星齿轮箱的不同故障,为行星齿轮箱的初级故障诊断提供一种可靠且低成本的方案。

发动机前端轮系怠速异响问题的分析与优化

针对发动机前端轮系怠速工况下518/540 Hz左右异响,振动噪声测试结果显示,轮系怠速异响与张紧器相关。通过轮系仿真计算和声传函测试确认轮系皮带存在与异响相近模态频率。根据激励-路径-响应原理,分别从激励和路径上对该问题进行优化。激励方面,通过调整皮带长度改变轮系皮带模态频率,使张紧器540 Hz振动明显减小;路径方面,通过调整张紧器阻尼或改变张紧轮结构有效减小异响幅值。发动机前端轮系怠速异响的分析过程提供了解决轮系异响问题的基本思路和分析逻辑,同时对发动机其他异响问题的解决具有一定的借鉴意义。

基于OLC的盆骨康复治疗仪自动控制系统设计

为改善盆骨康复治疗仪信号采集性能和电刺激性能,提出基于OLC的盆骨康复治疗仪自动控制系统。硬件选择低功耗处理器芯片作为核心处理器,集成电源、信号采集探头、电刺激电路、震动探头,基于OLC优化信号采集电路,形成非封闭回路,开环控制波形信号,针对性调节信号强度;软件方面,根据信号反馈信息,实施震动治疗和电刺激治疗,改变颗粒激振频率和旋转速度,自动控制震动探头的震动强度和震动速率。测试结果表明,各项性能均满足系统运行要求。

某离心风机气动噪声计算与控制研究

以某型号离心风机为研究对象,保留相关结构细节特征,建立三维有限元模型。基于CFD(Computational Fluid Dynamics)软件采用雷诺时均法对其内部流场开展稳态计算,并采用声类比积分法对风机的气动噪声进行预测。通过气动性能以及辐射噪声的试验测试和仿真结果对比来验证仿真模型的有效性。由宽频噪声模型分析可知,离心风机噪声源位置主要集中于叶片以及蜗舌附近。考虑到工程用离心风机结构改型成本较高,对叶片进行穿孔二次设计,提出一种优化的穿孔方案,探讨叶片穿孔对离心风机气动性能以及噪声声压级的影响。研究结果表明,优化后的叶片穿孔设计可降低叶片表面的压力脉动进而减少离心风机气动噪声,所提出的设计方案可使风机噪声总声压级降低2.64 dB。

基于改进谐波小波算法的转子轴心轨迹提纯方法

针对现场提取轴心轨迹常伴有大量噪声的问题,提出采用改进的谐波小波算法对轴心轨迹进行提纯.通过试验台采集振动故障原始数据,合成轴心轨迹图形;加入高斯白噪声后,利用小波、谐波小波、改进谐波小波算法提纯降噪,对比分析提纯效果.结果表明:采用改进谐波小波算法提纯轴心轨迹图形效果明显,具有一定工程应用价值.

转子裂纹的高阶谱分析

本文研究了具有不同的裂纹深度、裂纹位置的转子裂纹的高阶谱 (主要是三阶谱 )特性 。

秸秆抛送装置外壳振动辐射噪声数值模拟与试验验证

针对目前秸秆抛送装置抛送叶轮扰动空气及物料引发噪声的原因尚不清楚,为了在秸秆揉碎机设计阶段估算其抛送装置的振动辐射噪声,首先采用计算流体力学CFD方法对秸秆抛送装置内部的气-固非定常流场做了整场瞬态数值模拟,将作用在外壳表面的气流和物料脉动压力加载给抛送装置外壳模型,并采用有限元方法对外壳进行了模态分析及动力响应分析,实现了从气-固两相流体到结构的单向耦合;将抛送装置外壳振动响应作为声学边界条件,利用LMS Virtual Lab的间接边界元Indirect Boundary Element Method声振耦合模块计算了非定常流动引起的外壳振动辐射噪声,并进行了试验验证。数值计算与实测声压级变化趋势相同;辐射噪声最大的基频100 Hz处个别测点仿真声压级较实测值高2.28 dB(A),其余测点的仿真与试验值相差不到1.5 dB(A),结果表明理论分析和数值仿真的可靠性。基于上述方法,比较分析了外壳壁厚对振动辐射噪声的影响。研究结果表明:对应确定的激励频率,存在较合理的外壳壁厚尺寸组合。叶轮转速为1 500 r/min时,较优壁厚为圆形外壳前后侧板壁厚4 mm,其余壁厚为3 mm的尺寸组合,声功率级为78.07 dB(A),满足饲草揉碎机噪声限值90 dB(A)的国家标准要求。该研究可为秸秆揉碎机及叶片式抛送装置低噪声设计研究提供参考。

液-管耦合空间管路系统振动噪声的有限元分析方法

以包含设备和辅件在内、可具有分支结构的实际管路系统为研究对象,考虑内部流体介质和管路结构的相互作用,建立了液-管耦合振动噪声动力学分析的一体化有限元模型。给出了管路系统有限元模型的理论基础和典型有限元刚度矩阵单元的解析表达式,以及将管路隔振和消声器件阻抗试验数据引入有限元分析的转换方法。通过较为复杂的算例,分别对消声压力筒和管路挠性元件的噪声、振动衰减作用进行了研究。

小波域相关滤波法及其早期故障预示应用

噪声是影响机械设备早期故障预示正确性的主要因素。根据相关分析理论和小波阈值降噪理论,提出了小波域相关滤波法。它是一个迭代的过程,通过自适应的选择滤波过程参数,可以对信号进行良好的降噪;同时也不会弱化信号中的弱故障信息。通过对旋转机械早期不平衡和不对中故障信号分析,结果表明小波域相关滤波法对机械设备早期故障预示是有效的。