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。

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。

新型磁性液体动力吸振器设计及其特性研究

针对太阳能帆板等长直部件产生的复杂振动,结合磁性液体动力吸振器的运动与浮力方程,设计了一种衰减平面内任意方向直线与扭转振动的磁性液体动力吸振器。采用有限元仿真软件建立了吸振器仿真模型,研究吸振器充满磁性液体时顶板形状、永磁体直径和永磁体上通孔半径对吸振器悬浮力和刚度的影响。结果表明,永磁体直径增大或通孔减小会增大吸振器悬浮力和刚度,采用异形顶板时质量块直线行程更大且顶板形状不影响刚度。最后通过实验研究永磁体直径与磁性液体加入量对质量块所受悬浮力的影响。结果表明永磁体较大时质量块所受悬浮力随磁性液体添加而增大的速度更快,为避免“缓坡”的出现,应在质量块上下永磁体位置均匀添加磁性液体。

转子动力吸振器在线抑制多跨转子过临界振动的实验研究

为解决多跨转子系统通过临界转速时振动过大的问题,搭建双跨和三跨转子实验台,设计了新型转子动力吸振器,在轴上安装转子动力吸振器,模拟转子试车过程。通过基于转速的开关控制,在线控制转子动力吸振器中电磁铁的吸合状态,使其固有频率在2个频率之间切换,其中1个频率高于转子工作转速对应的频率,另1个频率与转子临界转速对应频率一致。对双跨转子和三跨转子轴系进行了带有开关控制的转子动力吸振器振动控制研究。结果表明,转子动力吸振器不仅能够在线抑制双跨转子和三跨转子轴系通过临界转速时的剧烈振动,还能避免使用传统动力吸振器给转子轴系带来2个新的共振峰的弊端,使转子系统在全转速范围内都能保持较低振动水平。

基于电磁作动的主动吸振器的力特性

以电磁铁为作动器,提出了一种新型电磁式主动吸振器,并对其力特性进行了研究。首先,建立了作动器的电磁力数学模型;然后,基于作动器的电磁力数学模型,建立了主动吸振器的运动学方程,并对其电磁力和驱动力特性进行了分析;最后,考虑到主动吸振器在实际工作中产生的驱动力与理想驱动力之间存在不可避免的偏差,对实际驱动力与理想驱动力存在一定的幅值、相位和频率差时对主动吸振器减振效果的影响进行了理论分析,并搭建了简支平板试验台,对理论分析结果进行了试验验证。结果表明:实际驱动力与理想驱动力的幅值、相位差越大,减振效果越差;当实际驱动力与理想驱动力存在频率差时,主动吸振器无减振效果。

用于核电机组复杂管线小支管的动力吸振器设计与试验研究

核电机组复杂管线小支管长期无规律地振动会导致管道疲劳断裂、破损而引发泄漏,甚至发生核电安全事故。目前常采用加固或减振的方式,但效果不佳,某些频率下的振动峰值难以降低。针对上述问题,本论文设计了一种结构简单、安装方便且质量可调的动力吸振器。通过模拟实际振动工况参数,然后对有无动力吸振器的小支管进行动力学建模分析,并以加速度传递率为参考对动力吸振器相关参数进行设计,获得动力吸振器的最优质量、刚度以及阻尼。最后实物制作并进行试验验证,结果表明,本论文所设计的动力吸振器将小支管在共振频率下的三向振动降低了60%以上(大于工程要求的5 dB);通过微调质量块个数扩大了吸振频段的可调节范围,能够满足不同工况的需求;增加金属橡胶材料进一步增强了动力吸振器的吸振效果,相比无阻尼结构可以将减振性能提高10%以上。本研究为核电机组复杂管线小支管的减振提供了有效方法。

转子系统永磁变刚度抑振及吸振研究

针对旋转机械往往存在振动过大的问题,提出了采用永久磁铁构成的变刚度机构实现转子系统抑振和吸振。首先应用电磁学理论推导了永磁变刚度机构的刚度公式并进行分析;其次将永磁变刚度机构应用于转子系统的振动抑制并进行了试验研究;最后设计了含永磁变刚度机构的旋转机械动力吸振器,并进行了转子-吸振器系统的动力学仿真和试验研究。结果表明,所提出的永磁变刚度机构具有非接触、刚度值大、容许相对位移大、线性度好等优点,且可以通过动静磁铁间距调整实现刚度变化;该机构对转子系统的振动抑制和吸振都有良好的效果。

三缸发动机整车转向盘振动性能优化

某搭载三缸发动机的汽车在加速工况下存在转向盘振动过大的问题。分析了三缸发动机的振动特性及整车振动性能的控制方法。根据实际工程问题,通过CAE仿真方法,从结构优化、悬置衬套刚度优化、质量及吸振器控制等途径,寻求转向盘振动问题的优化方案。通过调整动力总成悬置衬套,成功使得转向盘的振动减小到可接受范围。该方法既达到了节能减排的目的,又使整车的NVH问题得以解决。

电磁式混合动力吸振器结构设计与参数影响研究

基于最优同调和最优阻尼理论,设计了一种双环串接电磁式混合型动力吸振器;计算了动力吸振器的性能参数,包括电磁力、磁性阻尼和弹簧刚度。在此基础上,以提高动力吸振器力常数,减少漏磁通为目标,在吸振器体积和线圈腔面积不变的情况下,以永磁铁与导磁板厚度比、外永磁铁内径和内永磁铁外径、外导磁板内径和内导磁板外径为变量,对磁场结构进行仿真改进。仿真结果表明,在吸振器磁路结构体积一定时,改进后的动力吸振器的电磁力由102.3 N增加到146.6 N。