基于动力吸振器的微耕机扶手架减振设计

微耕机的扶手架结构较为简单,在田间作业时会造成扶手架的强烈振动,长时间的强烈振动会给操作者身心带来不适甚至严重伤害,针对此问题,对微耕机扶手架进行了减振设计。对于结构相对简单的构件,振动问题大多是由于主振动系统自身结构阻尼的不足导致的。为此,结合微耕机实际情况,将动力吸振器的设计方法应用于微耕机扶手架上,对动力吸振器进行结构设计并试制样件。最后,对动力吸振器样件的减振效果进行试验测试,结果表明:在安装动力吸振器样件后,其手把处的振动强度在空挡和耕作状态下分别降低了13.9%和11.2%。

动力吸振器在直升机减振上的应用及效果验证

基于无阻尼动力吸振器设计原理和直升机实际指标需求设计了一种可变刚度和可调质量的动力吸振器,并利用有限元模型对吸振器进行了动特性分析和减振效率分析,最终通过飞行试验验证动力吸振器的实际装机效果。测试数据结果表明动力吸振器有较好的减振效果,为后续其它型号的动力吸振器研制积累了工程经验,提供了参考。

基于磁流变弹性体动力吸振器的掘进装备振动控制

针对掘进装备在自适应截割控制下的截割部宽减振问题,基于磁流变弹性体的动力吸振技术,提出了一种掘进装备截割部的振动控制方法。首先,以连续采煤机为研究对象,根据动量矩定理,建立了截割部-磁流变弹性体动力吸振器(MREDVA)耦合动力学模型,从理论上分析了MREDVA的减振机理;然后,为保证MREDVA的磁路以及移频特性满足需求,详细阐述了MREDVA的设计流程,提出了一种新的MREDVA结构,对其磁场和移频特性进行了仿真验证;最后,计算了不同截割状态下MREDVA对截割部的振动抑制能力,并建立了半主动控制方法,比较了被动和半主动振动控制方法下MREDVA的振动抑制能力。研究结果表明:对于所选煤层1和煤层2,截割部的振幅衰减分别达到41.53%和49.80%;对于所选煤层3,半主动控制下截割部振幅衰减可以达到45.10%。该方法可以有效降低掘进装备在宽频激励下的振动幅度。

阻尼调控下两类动力吸振器的H_(∞)设计与试验

动力吸振器凭借其出色的吸振能力得到了学术界和工程界的广泛关注.然而其对共振频率、阻尼系数等系统参数的高敏感性给系统设计及其应用带来了极大的挑战.传统的油液式黏滞阻尼器难以实现阻尼的有效调节,新兴磁流变阻尼器高昂的造价也限制了该技术的实际应用.近年来可调电磁分支电路阻尼的发展为动力吸振器现场最优调谐提供了新的可行性.文章基于直线式电磁分支电路阻尼器的结构特点,采用永磁体同极对置的方法提升了阻尼器的机电耦合效率,通过数值仿真得出了六段对置式电磁分支电路阻尼器的机电耦合系数及等效阻尼系数.电磁分支电路阻尼器可通过调整外接分支电路的阻抗实现阻尼力的实时调整,并将其应用于悬置式和接地式动力吸振器系统中,实现了两类动力吸振系统基于H_(∞)优化方法的最优化吸振效果,有效抑制了主系统的振动响应.两类动力吸振系统的试验测试结果与理论预测一致,充分证明了可调电磁分支电路阻尼器的有效性,为动力吸振器的进一步发展应用提供了设计准则和依据.

基于声学黑洞波动控制技术的槽型轨动力吸振器减振降噪特性研究

轨道交通引起的环境振动噪声问题持续增加,即使目前具有多种控制效果良好的减振降噪措施,但仍有望做进一步的提升。在该研究中提出了一种新型的槽型轨道动力吸振器,将声学黑洞波动控制技术与动力吸振原理相结合。该吸振器设计的目标是保证主结构强度与刚度的前提下,采用附加的声学黑洞阻尼振子作为吸能单元,对主结构的振动能量进行传递、吸收与耗散。为了研究声学黑洞型动力吸振器对槽型轨道振动特性和声辐射特性的影响,利用仿真分析对不同类型的动力吸振器下槽型轨道的位移导纳和振动衰减率进行了评估;采用滚动噪声预测模型计算分析了声学黑洞型动力吸振器的降噪效果并探究了其参数对轮轨振动噪声的影响规律。结果表明:槽型轨在800~1000 Hz频段内的一阶pinned-pinned在未采取措施的情况下振动响应显著,振动衰减率仅为0.68 dB/m,在安装了声学黑洞型动力吸振器之后轨道结构的振动衰减率上升到1.80 dB/m,提高率可达265%。

宽频式钢轨动力吸振器对波磨的影响分析

为了解决某地铁钢弹簧浮置板轨道曲线段钢轨波磨问题,首先对钢轨波磨进行了现场测试,其次依据波磨特征进行宽频式钢轨动力吸振器(wide-frequency tuned mass damper,WTMD)的精准调频和研制。然后将WTMD的质量、刚度和阻尼等参数输入到建立的车辆-WTMD-钢弹簧浮置板耦合动力学模型。模型中浮置板和基础考虑为柔性体,轮轨接触采用多点非赫兹接触的Kik-Piotrowski模型求解。以美国5级谱叠加现场实测的波磨不平顺谱作为激励,运用有限元软件ANSYS和多体动力学仿真软件UM进行联合耦合动力学分析,逐次迭代优化WTMD参数。同时,将有无WTMD的仿真分析得到的钢轨振动加速度和现场实测数据进行对比,研究了WTMD对钢轨振动的影响。最后进行了有无WTMD的钢轨振动总振级、钢轨振动衰减率和3次波磨跟踪测试,研究了WTMD对钢轨振动、钢轨振动衰减率和波磨发展的影响。研究表明:设计的WTMD前3阶振动主频分别为518、700、759 Hz,与车辆通过波磨频率(520~830 Hz)一致;仿真和实测的钢轨振动加速度数据吻合较好,安装WTMD后钢轨振动加速度均方根值由200 g降低为20 g,减振效果为8.1 dB;WTMD可以提高钢轨的垂向和横向振动衰减率,抑制钢轨的垂向和横向pinned-pinned共振;3次波磨跟踪测试发现,WTMD安装后,钢轨波磨发展缓慢,无肉眼可见的波磨。通过以上的仿真和试验都验证了WTMD可以有效地抑制钢轨波磨。

惯性增强动力吸振器-浮置板轨道低频减振性能研究

浮置板轨道(floating slab track, FST)对低频车轨耦合振动具有放大作用,由此引起的低频环境振动难以解决。引入惯性增强动力吸振系统(inerter enhanced dynamic vibration absorber, IDVA),提出带有IDVA的FST,即FST-IDVA,以减小列车移动荷载下的低频振动影响。理论分析给出浮置板轨道结构等效单自由度系统;考虑轮轨激励随机性,应用H_(2)优化理论给出IDVA的设计参数理论解;开发一种Matlab-Ansys联合仿真技术,应用该技术计算8编组列车运行过程中的车轨耦合动力响应。对比无动力吸振器和普通动力吸振器,验证惯性增强动力吸振器对浮置板轨道低频振动的抑制性能。研究结果表明,移动车辆荷载作用下,应用惯性增强动力吸振器后,FST板在其基频处加速度响应、钢弹簧支反力、单块板传往基础的合力均得到有效减小。惯容器的动态质量效果使吸振器与FST之间的相对位移减小大于50%。该技术可在浮置板轨道有限空间内实现更好的低频减振性能。

定日镜电磁变刚度动力吸振器优化设计与试验研究

由于光热发电定日镜所处环境恶劣风速较大,强风不仅影响定日镜聚光效率,还会对定日镜造成破坏。为此,设计了一款用于定日镜的动力吸振器。从磁场强度、质量比、结构尺寸三个方面对其进行优化设计,提高其移频范围与吸振效果。首先,建立吸振器-定日镜系统数学模型,确定吸振器最优参数进行结构设计;然后,对吸振器模型进行磁路、热力学以及动力学仿真,分析其参数合理性;最后,通过试验检验结构有效性。仿真结果表明,优化后吸振器磁场强度、温度满足实际使用需求,系统预期移频范围为3.970 Hz,吸振效果为29.38%。试验结果表明,结构优化有效,试验与仿真结果基本一致。当励磁电流增大至6 A,系统移频范围为3.813 Hz,相比优化前提高了240.45%;在8.670 Hz激励下,随着电流增加,定日镜振幅逐步下降,在1.8~2.4 A内,吸振效果可达到15.90%,相比优化前提高了32.50%。该研究结果可为定日镜风致振动吸振器设计提供参考。

用于高温管道的二重动力吸振器设计及力学性能试验

针对传统减振支撑难以解决核电机组中小支管的无规则振动问题,设计了一种基于金属橡胶材料的环形二重三向动力吸振器,其中质量块总质量为0.084 kg,矩形弹簧和金属橡胶固定在质量块与工装夹具之间。首先,构建二重动力吸振器动力学模型。其次,利用质量感应法确定小支管的等效质量,并结合定点理论优化吸振器刚度、阻尼比。最后,对小支管二重动力吸振器系统进行谐响应仿真分析。仿真结果表明:二重动力吸振器对X、Y、Z 3个方向的吸振效果均大于95%。分别对有无安装二重动力吸振器的小支管进行激振试验,正弦激励幅值为5 N,频率为0~150 Hz。数据表明,二重动力吸振器对于小支管主要振动方向Y、Z吸振效果达到95%以上,X方向的吸振效率达到75%以上。

三磁铁磁性动力吸振器的宽频减振研究

提出一种可实现宽频减振的新型三磁铁磁性动力吸振器(TMDVA),该吸振器仅由三块圆柱形永磁铁和一个减振管组成。分析了该吸振器的非线性磁力特征,阐述了磁铁间距对磁力刚度的影响规律。以理想悬臂梁为减振对象建立了磁性吸振器-悬臂梁减振系统动力学模型,从瞬态动力学和能量角度揭示了吸振器对共振频率不同梁的宽频减振机制。研究表明,该吸振器可以有效实现宽频减振,调节磁铁间距可以优化吸振器的宽频减振效果。对于共振频率不同的梁,吸振器最优减振效果对应的磁铁间距与梁共振频率近似呈现线性关系,这为该吸振器的设计优化提供了便利。

基于齿轮基胞元的动力吸振器设计及船体减振研究

船体结构在复杂激励下易产生剧烈振动,且传统动力吸振器工作频带较窄,缺乏普遍适用性。基于齿轮基胞元的刚度可调特性,构建一种新型半主动式动力吸振器。利用齿轮基胞元的理论力学模型,推导了单个胞元的刚度解析公式,并结合动力学模型和有限元法,对齿轮基动力吸振器的移频特性和吸振性能展开分析,结果显示新型动力吸振器调频范围广且具有良好的减振效果。经有限元仿真计算,探究了吸振器质量变化对船体减振效果的影响,可为相关减振设计提供有益参考。

声学黑洞耦合动力吸振器复合梁振动特性研究

近些年,声学黑洞(Acoustic Black Hole, ABH)结构由于其在控制结构振动和噪声上的优异表现,得到了广泛的关注。将动力吸振器(Dynamic Vibration Absorber, DVA)和声学黑洞理论结合,可以在包括低频的宽频带内实现更好的减振效果。首先针对ABH结构梁第二阶共振频率设计并测试DVA,并通过振动实验分别测试ABH结构梁附加DVA (ABH + DVA)与附加阻尼层(ABH + Damp)的减振控制效果。然后,建立有限元模型并用实验结果进行验证。最后通过有限元计算,研究了ABH + DVA的宽频减振性能以及DVA参数对减振效果的影响。结果证明,ABH + DVA在目标频率附近有着更好的减振效果,并且在非目标频率的其他高频共振峰也能实现振动控制。

含分段阻尼特性动力吸振器的吸振性能

利用凸轮机构设计了一种分段阻尼装置。以传统Voigt型动力吸振器为基础,将该装置安装于动力吸振器的主系统与子系统之间,建立了吸振器的动力学方程。利用在一个振动周期内阻尼耗能等效这一原理,在相同振动频率下得到了分段阻尼装置的等效阻尼系数。推导得出了具有分段阻尼特性的动力吸振器的理论解,并用数值解进行了验证。比较分析了无阻尼、传统线性阻尼及具有分段阻尼特性的动力吸振器的吸振特性。结果表明,具有分段阻尼特性的动力吸振器的幅频特性综合了无阻尼和传统线性阻尼动力吸振器的特点,能保证反共振点处主系统的振幅很低,同时对主系统的共振振幅的抑制效果接近于传统线性阻尼动力吸振器。

某乘用车动力吸振器控制轰鸣与振动研究

针对车速在100~120 km/h间,某四驱乘用车内严重轰鸣并伴随振动的NVH问题,采用模态试验和有限元模态计算分析方法,建立了传动轴总成有限元模型,并利用该模型进行动力吸振器匹配和频响分析。频响测试结果表明,内置吸振器的传动轴的计算与试验结果一致,在实车试验中,车内振动与轰鸣声抑制效果显著,进一步验证了提出方案的有效性。

高架轨道箱梁C型弹簧动力吸振器减振研究

为有效控制高架轨道箱梁的振动,首先设计并建立轨道-箱梁、动力吸振器物理模型,通过理论计算和数值仿真,分析动力吸振器的移频特性,对其参数、尺寸及安装位置进行优化设计;然后对轨道-箱梁结构进行模态分析,通过振型贡献率确定结构的受控模态;最后基于列车-轨道-桥梁耦合模型,探讨列车荷载作用下动力吸振器对轨道-箱梁结构的减振效果。结果表明:动力吸振器可以通过C型弹簧的变形来改变弹簧刚度,进而改变自身固有频率以对不同频率的振动进行控制;根据振型贡献率,轨道-箱梁结构以2阶模态为控制模态进行减振设计;简谐荷载及移动荷载作用下,动力吸振器可以在宽频范围内有效抑制轨道-箱梁结构的振动,最大可减低3.2 dB。

屋顶风机悬臂梁式动力吸振器的设计

针对已隔振的屋顶风机,设计了悬臂梁式动力吸振器,以消除残余振动。首先,基于已隔振的屋顶风机,建立二自由度振动系统理论模型,给出无阻尼动力吸振器的设计依据。然后,关于支柱对称设计出一对悬臂梁式动力吸振器。支柱一侧的带螺纹丝的Q235钢悬臂梁,直径为16.8mm、长为400mm;质量为2.81kg的、带螺纹丝的钢制配重可在悬臂梁上移动和固定,配重质心到支柱的距离设计为333mm;保护吸振器的防护罩固定在支柱顶端,支柱下端焊接于屋顶风机风帽中心。最后,求解悬臂梁正常工作时的最大应力,并与梁材料(Q235钢)的比例极限、屈服极限进行比较,结果表明悬臂梁不仅在线弹性变形范围内工作,而且还完全满足强度要求。

精准调频型动力吸振器线路应用效果分析

针对某地铁线路在运营过程中的钢轨振动峰值曲线特性,采用动力吸振原理,开发了一种对该峰值进行精准调频的动力吸振器,并对该型动力吸振器进行线路应用效果分析。采用试验法对更换该型动力吸振器前后的测试断面分别进行钢轨振动及线路噪声应用效果测试,分别计算出钢轨减振量及线路降噪量。相对于更换之前,该型动力吸振器在设计频段钢轨振动降低4.4 dB~8.1 dB,线路噪声在300 Hz~600 Hz频段降低3.8 dB(A)。测试结果表明,该精准调频型动力吸振器在线路应用中具有较好的减振降噪效果,由于线路噪声来源复杂,该频段噪声还有其他噪声源成分。

含新型减振元件的动力吸振器H_(∞) 优化设计方法

对于惯容器和负刚度元件组成的动力吸振器(DVA),其H_(∞)优化设计方法是该类新型动力吸振器应用的基础。基于该类吸振器的一阶状态空间运动方程和一种高效可靠的非光滑优化算法,在Matlab软件环境中直接对目标传递函数H_(∞)范数进行优化计算,目的在于给该类动力吸振器的优化设计提供一种简便高效的方法。该方法无需给出解析的目标函数,如主系统振幅放大因子和相对位移振幅放大因子等显式表达式,提出的双H_(∞)优化设计可同时降低该类吸振器中元件的相对位移振幅大小。以现有文献中两种典型的新型DVA为例,文中方法给出的数值优化结果与全局数值优化方法相同,优于固定点理论给出的解析结果。文中提出的双H_(∞)优化设计能在主系统振幅放大因子和相对位移振幅放大因子的优化上给出较好的折中方案,对该类吸振器的工程设计及应用具有重要的实际意义。

时滞非线性动力吸振器的减振机理

对一个带有时滞非线性动力吸振器的两自由度结构,采用多尺度法研究了时滞非线性动力吸振器对主系统的减振性能,得到了主系统的振幅-时滞响应曲线.研究结果表明,对时滞非线性动力吸振器,可以通过调节反馈增益系数和时滞控制主系统的振动.研究还发现,对确定的反馈增益系数,可以存在时滞的一些调节区域,时滞非线性动力吸振器可以减小主系统的振动.并且在时滞的这些可调区域里,存在一个"最大减振点"对应这一反馈增益系数下主系统振幅的最小值.对不同的反馈增益系数,"最大减振点"对应的主系统的振幅也不同.因此能够找到一组反馈增益系数和时滞量的最佳值,最大程度地减小主系统的振动.研究结果表明,当反馈增益系数和时滞量调到最佳值时,主系统的振动较无时滞非线性动力吸振器可以减少90%左右,数值模拟也证实了解析结果的正确性.

可调频动力吸振器在立式泵减振中的应用

为了快速解决某核电机组满功率下凝结水泵振动高报警的问题,设计一种可调频分布式动力吸振器,并进行有限元仿真验证。结果表明:系统流量波动导致的立式泵振动大时,可采用所设计的可调频分布式动力吸振器进行振动控制;当增加质量比为0.6%的动力吸振器时,频率峰值最大可减小45%,控制效果显著。