基于半互功率谱密度及响应面法的干气密封系统工作模态分析

干气密封装置的动态特性会直接影响密封的可靠性,针对具有复杂结构的干气密封装置,实现对其工作模态的研究。基于多参考点最小二乘复频域法(PolyLSCF),分别采用互功率谱函数(Cross Power Spectra)和半互功率谱密度函数(Cross Half PSD)实现对装置系统的工况模态分析及识别,并通过数学指标:模态置信度(MAC)、平均相位偏差(MPD)、模态相位线性度(MPC)、模态复杂性(MOV)以及模态指示函数(MIF)对两个函数的模态结果进行验证。结果表明:采用半互功率谱密度函数的模态分析结果好于互功率谱函数,半互功率谱密度函数更适用于此类复杂结构系统的工作模态分析;不同操作条件下的模态结果表明:转速对于系统模态的影响大于介质压力;同时建立了一种基于响应面方法的时变模态参数识别模型,以不同的操作条件(介质压力与转速)、方向和模态阶数为响应面变量,通过Box-Behnken试验设计选取合适的变量样本点,建立系统模态参数的完整二次多项式工作模态响应面模型并验证了其有效性,为实现时变模态的辨识提供了新的方法和技术支持。

传递函数快速相关法的激光测速技术研究

激光技术测量是实现传送带、热轧钢板等运动物体测速的主要手段,为了改善测量精度和响应速度,提出系统传递相关分析测速技术。采用计算发射端和接收端之间两路信号的系统传递函数进行相关性分析的方法,进行了理论验证和实验分析,得到了相对误差小于0.1%的实验结果。结果表明,利用系统传递函数相关分析构建激光测速系统,代替解调电路,简化信号调理电路,可降低电路部分引起的不确定度;互功率谱函数法实现快速相关分析和频域求得系统传递函数,可提高系统响应速度;合理设置发射端间距,取样积分提高测量信噪比,降低环境引起的不确定度,测量不确定度小于0.2%。该研究对传送带速率的实时测量有一定指导意义。

随机风场模拟的连续本征正交分解-随机函数方法

在时-空随机场的连续本征正交分解(POD)基础上,通过引入正交随机变量集的随机函数表达形式,提出了时-空随机场模拟的连续本征正交分解-随机函数法。基于互功率谱密度函数的连续POD法将时-空随机场表达为有限个本征模态的叠加,实现了对原时-空随机场的高效降阶处理;正交随机变量集的随机函数表达,则实现了仅用两个基本随机变量即可在二阶统计意义上对原时-空随机场的精确描述。与传统的POD方法相比,本方法所需的基本随机变量最少,且生成的脉动风速代表性时程可构成一个完备的概率集;最后,以Kaimal脉动风速谱为例,进行了水平向随机风场的模拟分析,验证了该方法的高效精确性。

某重型卡车驾驶室抖动问题分析

针对国内某企业生产的重型卡车,部分车辆出现的驾驶室异常抖动现象,对问题车辆进行了整车振动信号检测实验。利用数字信号分析处理技术以及振动信号分析理论对驾驶室抖动的原因进行了分析。通过振动信号的互功率谱密度分析和相干性函数分析寻找到了驾驶室抖动的振源,再利用整车关键位置振动信号的自功率谱函数分析,诊断出造成驾驶室抖动的问题原因,最后根据分析提出了解决驾驶室异常抖动的方案。

摩托车发动机防震支撑系统的参数设计

本文采用“可计算性项目3级设计”的方法。首先将摩托车发动机系统简化为一个4自由度的震动系统,并结合发动机震动对摩托车车架激励的加速度自(互)功率谱密度函数,建立了设计指标与系统参数间的关系。而后,根据正交设计的方法,借助计算机确定了摩托车发动机防震支撑参数间的最佳匹配。此方法可用来分析摩托车结构参数对平顺性的影响。

某六缸柴油机共轨管振动研究及优化

本文对某6缸柴油机共轨系统进行了不同转速下的台架振动试验,利用数字信号分析处理技术以及振动信号分析理论对存在的共轨系统振动峰值进行了分析,通过振动信号的互功率谱密度分析和自功率谱密度分析找到了共轨系统振动峰值对应的振源,分析显示共轨管在530 Hz附近存在明显的共振峰,该峰值主要由共轨管与发动机的连接钢板的共振引起,根据分析提出了降低该振动峰值的方案,在连接钢板处增加一个与发动机缸盖的螺栓连接,提高钢板的一阶固有频率以避开发动机的发火激励谐次,对优化方案进行试验验证,结果表明优化后共轨管的振动大幅降低。

螺旋槽型干气密封系统轴向工作模态研究

干气密封系统的轴向动态特性会影响密封气膜的密封特性,从而影响机械密封的稳定性和可靠性,采用高灵敏加速度传感器和数据采集装置,设计螺旋槽型干气密封装置轴向振动测试试验,采用半互功率谱密度函数实现对干气密封装置的工作状态模态分析,分别利用平均相位偏差、模态相位线性度、模态复杂性和模态指示函数4个数学指标对模态参数辨识结果进行验证,结果表明:半互功率谱密度函数的模态分析验证结果较好,适用于干气密封组合型装置的环境激励工作状态模态分析。