含浮动花键的直升机超临界轴系自激振动实验研究

为避免含浮动花键超临界轴系的研制及工程应用中出现的自激失稳问题,以某型直升机超临界尾水平轴系为研究对象,定性分析了短轴自激振动的产生机理,开展了浮动花键不同状态下的振动稳定性试验。研究表明:内摩擦阻尼力是短轴自激振动的根本原因,其特征频率为短轴一阶固有频率。正常安装状态下,轴系运转平稳,自激振动幅值均在0.1 mm以下。润滑状态越差齿面损伤越严重,无润滑状态自激振动最大幅值为0.9 mm。定位面配合间隙超限会导致自激振动和齿面损伤,花键侧隙一定程度超限仅有齿面损伤,二者均超限时自激振动最大幅值为4.77 mm,极易发生失稳,且自激振动多出现在小载荷状态。实际应用中应加强振动监控,细化花键检查步骤,控制尾轴同轴度,确保工作安全。

轮轨摩擦自激振动导致曲线啸叫研究

在地铁车辆通过狭窄的曲线轨道时,往往伴随着啸叫噪声的产生。为深入研究这一现象,该研究考虑了列车在曲线轨道行驶时的轮轨接触状态,进而建立了轮对-轨道系统的摩擦耦合有限元模型。随后,通过复特征值分析对该模型进行深入研究,并探讨了不同摩擦因数以及钢轨吸振器的类型及其参数对曲线啸叫产生趋势的影响。研究结果表明,轮对-轨道系统由于摩擦自激振动而引起的曲线啸叫噪声频率为482.4 Hz、1 205.1 Hz和2 153.9 Hz,这与现场测试结果相一致。此外,当摩擦因数大于或等于0.25时,轮对-轨道系统才会出现2 153.9 Hz的曲线啸叫噪声频率;而安装钢轨侧面吸振器及增大其连接阻尼或者选择合适的轨底吸振器结构均能有效地缓解轮对-轨道系统的摩擦自激振动。

多界面浮动花键-柔性轴系自激振动研究

针对直升机超临界尾传动轴系动力学设计需求,开展了浮动花键-柔性轴系自激振动研究。根据浮动花键联接结构形式,分别建立了花键齿面接触模型以及定位面接触模型。参照某型直升机尾水平传动轴系结构,建立了含有浮动花键、膜片联轴器及转轴的多界面浮动花键-柔性轴系动力学模型,并讨论了花键副摩擦诱导下摩擦因数、外阻尼、不平衡量及转速等对系统自激振动的影响。研究结果表明:随着花键副摩擦因数增加,转轴和花键振动响应逐渐增加;在外阻尼和花键副摩擦满足一定条件时,系统可能发生自激振动;系统发生自激振动时处于超临界转速,其振动频率特征由转轴1阶弯曲频率主导,转速越靠近1阶临界转速,转轴振动响应幅值越高。

基于自激振动激励器的流动控制汽车减阻研究

为了降低汽车行驶时的空气阻力,文章采用一种基于内部结构流固耦合的自激振动激励器以产生高速、高频的脉冲微射流进行主动流动控制。通过ANSYS双向流固耦合仿真模拟激励器的工作过程,分析其产生的脉冲射流速度和频率,再从不同工作参数和结构参数对其激励特性的影响进行研究;将该激励器沿Ahmed类车体模型尾部的分离边缘布置,研究其对车体尾迹区流动拓扑结构的影响,并通过空气阻力系数分析其减阻效果。结果表明,自激振动激励器产生的脉冲微射流可以有效地控制减阻,最高可达7.12%的减阻效果。该研究为主动流动控制减阻提供了新思路。

膜片联轴器刚度对尾轴自激振动的敏感性分析

针对直升机尾传动轴系动力学设计需求,参照某型直升机尾传动轴结构形式,建立了花键-膜片联轴器-轴系动力学模型。讨论了膜片联轴器各向刚度对尾轴系统自激振动影响的敏感性。研究结果表明:轴系的自激振动响应对膜片联轴器角向刚度变化最为敏感,对扭转刚度的变化敏感性一般,而径向刚度与轴向刚度在小范围变化时对轴系自激振动的影响可以忽略。

秋千自激振动摄动法与平均法分析

本文将荡秋千过程看作是变长度摆,利用合成运动的方法分析了摆的加速度并建立了相应的动力学方程,针对有无阻尼情况分别用摄动法和平均法求出了解析解,进而利用数值模拟的方法对方程进行了仿真并与两种解析解进行了对比,分析了不同方法的优劣及分析了其利用阻尼实现振动控制的条件。

汽车传动轴万向节摩擦引起的自激振动与稳定性分析

针对某四驱车急加速工况传动轴撞击中间支撑限位问题,建立考虑万向节内部摩擦的传动轴系统横向运动方程,识别原因为万向节内部摩擦引起的传动轴自激振动。建立包含万向节摆动Dahl摩擦的传动系ADAMS模型,利用仿真失稳转速评价主要参数变化对系统稳定性的影响,并进行实车验证,结果表明:减小万向节摩擦、增加中间支撑刚度、优化传动轴夹角可提升系统稳定性。采用将万向节更改为DO节、优化中间支撑刚度的组合方案,消除了传动轴自激振动现象,验证了方法的有效性。

平面3-RRR柔性并联机构自激振动智能控制

平面3-RRR柔性并联机构的闭链耦合约束作用导致其奇异性复杂,而机构在逆向雅可比奇异位形附近易发生自激振动,严重影响机构的精度并对其结构造成破坏。为了让并联机构重新恢复正常工作,设计振动主动控制算法对自激振动进行抑制。首先,建立了机构的逆向运动学模型,并基于速度雅可比矩阵获得并联机构的奇异判定条件;其次,在完成自激振动产生机理分析的基础上,对振动加速度信号进行了滤波和移相处理;然后,结合加速度反馈与位置误差补偿,设计了模糊神经网络非线性控制器、反向传播(back propagation,简称BP)神经网络自抗扰控制器;最后,通过振动主动控制实验,验证了2种智能控制算法的有效性。实验结果表明,所设计的2种控制算法能够在保障并联机构位置精度的条件下,对自激振动进行快速且有效的抑制。

催化剂加料器计量组件摩擦自激振动分析

针对聚乙烯生产中催化剂加料器强制下料故障频发的问题,该研究基于加料器计量组件摩擦副接触不紧密引发强制下料的观点,提出通过分析计量组件摩擦自激振动特性探究强制下料发生机制的新思路,应用有限元复特征值法对计量组件摩擦自激振动特性进行了分析,分析表明现役计量组件在正常工况下易发生摩擦自激振动,且摩擦自激振动会改变浮动盘与计量盘之间的接触状态,是引发强制下料的重要原因。进一步地,将参数不确定性引入计量组件系统,基于响应面代理模型对系统摩擦振动性能进行可靠性评估,结果显示计量组件在考虑参数不确定时较理想设计状态更容易发生摩擦自激振动,摩擦振动性能亟待提高。参数全局灵敏度分析结果表明优化浮动盘相关参数是提升系统摩擦振动性能的重点,结合参数影响性分析,从摩擦振动的角度给出了计量组件改进具体措施。该研究结果可为加料器强制下料发生机制研究及计量组件优化设计提供有益参考。

关于自激振动式小型中耕除草机的研究

自激振动式除草机应用优势明显,在农业领域被广泛应用,同时具备中耕和除草的基本功能。目前市场中自激振动式小型中耕除草机的种类多样,质量参差不齐,部分除草机使用效率较低,容易出现卡顿、除草效率不佳等问题。本文研究的目的是解决自激振动式小型中耕除草机应用效率低下问题,使其适用于小型农田中作业,且除草效果可以达到最优化。通过分析中耕除草机功能、特点、结构,对小型中耕除草机整体结构各局部元件进行设计,通过参数计算的方式,对结构加以完善、优化,使设备结构具备良好的减震功能,减少除草对设备产生的损伤。研究结果表明,自激振动式小型中耕除草机应用性能良好,除草效率较高,以望有关人士参考与借鉴。

高速铁路制动区间钢轨摩擦自激振动研究

为了探究高速铁路制动区间的典型钢轨波磨现象,基于轮轨摩擦自激振动诱导钢轨波磨的观点展开了研究,通过武广高速铁路制动区段的现场调研,掌握该区段的波磨特征并采集相应的轨道不平顺;基于轮轨摩擦自激振动诱导钢轨波磨的观点分别建立制动区段高速列车的动/拖车轮对-轨道-制动系统的有限元模型,并利用复特征值法进行动/拖车轮轨系统的摩擦自激振动分析,比较动/拖车轮轨系统在制动和非制动工况下系统发生摩擦自激振动的可能性,以及在制动工况下动车轮轨和拖车轮轨系统的摩擦自激振动情况;使用控制变量法研究了制动系统摩擦系数和扣件垂向刚度对动/拖车轮轨系统摩擦自激振动的影响规律.研究结果表明:制动工况更容易引起系统的摩擦自激振动;拖车轮轨系统更容易引起系统摩擦自激振动;控制制动装置摩擦系数约为0.30,扣件垂向刚度约为50 MN/m时能一定程度降低轮轨系统发生摩擦自激振动的可能性,进而抑制钢轨波磨的产生.

不同润滑介质下气体静压轴承气锤自激振动研究

为研究不同润滑介质对气体静压轴承气锤自激振动的影响,耦合时变的气膜流场控制方程、流量平衡方程和转子受力方程建立了轴承系统的单自由度气锤振动模型。利用有限差分法数值求解模型,得出气膜振动速度瞬态响应曲线用来判定轴承稳定性,并通过试验验证了模型的可靠性和程序的有效性。计算结果表明:使用氙气可以有效降低气锤自激振动的发生;对于氙气和空气的混合气体,随着氙气体积比的增大,气膜振动速度曲线衰减趋势加强轴承稳定性提高,轴承支撑力增大,且供气压力越高支撑力增大幅度越大;当氙气体积比从0增大到0.6时,轴承支撑力快速增大,临界供气压力也持续提高,当氙气体积比超过0.6后,轴承支撑力和临界供气压力增长缓慢,结合成本考虑,氙气体积比为0.6可作为最佳体积比。该研究为气体静压轴承气锤自激振动的抑制提供了新思路。

自激振动式深松机及关键部件设计

随着农业机械化的快速发展与应用,农业机械长期碾压、翻耕,破坏了土壤犁底层,使犁底层变得硬、厚、肥力降低,限制了作物产量提高与品质提升。深松机械可以改善土壤肥力、打破犁底层,为作物生长提供一个良好的土壤环境,但是目前深松机械存在田间阻力较大、机械能耗高等问题。自激振动式深松机主要是基于弹簧片使深松铲发生振动,土壤在不同频率和不同振幅下破碎,提高土壤深松效率与深松稳定性。系统论述了国内外振动深松机发展现状,对自激振动式深松机的振动弹簧、深松铲等关键部件进行设计。研究结果可以为深松机械的发展与设计优化提供参考和借鉴。

单质体气动自激振动系统平衡状态的稳定性

建立了单质体气动自激振动系统的运动微分方程式，用首次近似稳定性理论研究了系统平衡状态的稳定性，得到了稳定参数条件及参数稳定域。所得结果对此类系统设计时有效地考虑其平衡状态的稳定性具有指导意义。

时域自适应精细算法求解自激振动问题

应用时域自适应精细算法求解自激振动问题,将各物理量在离散时段内展开,可进行自适应递推计算,对非线性计算不做附加假设,避免了非线性迭代。数值分析表明,时域自适应精细算法可有效地用于自激振动问题的求解。

轮轨摩擦自激振动引起小半径曲线钢轨波磨的瞬态动力学

钢轨波磨问题一直困扰着地铁线路,对其产生机理的研究有着重要的理论和应用价值。基于轮轨摩擦自激振动引起钢轨波磨的观点,建立轮对稳态通过小半径曲线时由轮对-钢轨-轨枕组成的轮轨系统有限元弹性振动模型,在模型中假设轮轨蠕滑力饱和且等于法向力与摩擦因数的乘积。应用有限元软件ABAQUS分析该模型的运动稳定性,重点研究轮轨系统摩擦自激振动的瞬态动力学过程,获得了轮轨系统发生摩擦自激振动时轮轨振动和接触法向力的变化规律。结果显示内轮和内轨接触摩擦副发生严重的摩擦自激振动,并对这个摩擦自激振动引起钢轨波磨的机理进行了解释。

液压激振源自激振动深松机深松单体设计与试验

针对弹簧激振源的自激振动深松机在土壤阻力差异大的不同地块作业时存在适应性差、自激振动易失效的问题,该文提出了液压激振源的新型自激振动深松方法,设计了液压激振源深松单体。通过建立深松铲力学和运动学模型,确定了液压缸的关键结构参数;设计了压力调节系统,可实现液压缸压力快速调节;利用二次回归通用旋转组合试验方法,以耕深变异系数、牵引力为评价指标,探究了液压缸压力、前进速度、土壤坚实度对液压激振源深松单体作业效果的影响规律;获得了耕深变异系数、牵引力为响应值的回归模型,求解出耕深变异系数、牵引力同时较小时对应的参数组合为液压缸压力3.6 MPa、作业速度1.4 km/h、土壤坚实度1.18 MPa。利用求解出的参数组合对回归模型进行试验验证,获得的耕深变异系数为3.56%,牵引力为1 300.70 kN,优于二次回归通用旋转组合试验结果,证明了回归模型的可靠性。该研究可为自激振动深松机具的研究提供理论参考。

轧机自激振动诊断和结构动力学修改

轧机是计算机控制的复杂机电系统。由于设计问题、结构损伤或系统故障,在某种条件或干扰下,可能产生持续自激振动。轧机的这种运行故障严重影响产品质量,损坏设备,甚至使生产中断。提出一种基于多参数同步综合测试、系统辨识和动力学分析与修改的综合方法,从试验与理论上分析了轧机产生自激振动的原因与消除方法。在研究的工程实例中,由辊缝位移传感器安装结构的动力学特性造成辊缝位移信号的响应延迟,引发板厚液压控制系统(AGC)非线性自激振动,从而产生整机持续的剧烈强迫振动。通过结构动力学修改,最大限度地减小位移反馈信号的延迟时间,大幅度地提高了系统的闭环稳定性,消除了正常工作条件(或正常扰动)下的自激振动,从而保证了轧机高效、稳定地工作。

基于大涡模拟静压气体推力轴承微幅自激振动特性分析

为揭示静压气体推力轴承微幅自激振动的内在机理,采用大涡模拟(Large eddy simulation,LES)分析小孔节流静压气体轴承内气体流动特性。发现在节流孔出口附近的湍流区域内气体产生极其复杂的漩涡,气体压力和流速自漩涡中心向边缘逐渐变化,随着气体的流动漩涡不断产生和破裂,造成气膜内气体压力波动,导致承载能力快速改变,引起轴承产生微幅自激振动。通过k-ε模型验证大涡模拟计算结果的准确性。同时,对比环面节流与小孔节流静压气体轴承内气体压力波动的幅值,证明漩涡是导致静压气体轴承产生自激振动的直接原因。计算结果还表明,随着气膜厚度的增加,流场内气体压力波动的幅值先增大后减小,在超精密静压气体轴承设计时,应避免最大压力波动时的气膜厚度接近最大刚度时的气膜厚度,使轴承具有最佳刚度的同时,自激振动得到有效抑制。

气动先导式电磁阀的自激振动

电磁阀自激振动将造成气动系统工作不稳定,同时也是系统的主要噪声源之一。为了获得电磁阀在不同工作条件下自激振动特性,对气动先导式电磁阀自激振动进行数值与试验研究。建立电磁阀阀芯振动与流体流动相耦合的动力学模型,模型得到试验验证。获得不同工作压力、工作流量时电磁阀工作状态,讨论电磁阀结构参数对自激振动的影响。结果表明,当工作压力、工作流量较小时,系统平衡点不稳定,电磁阀在经受任意微小扰动时就将产生"软自激振动"。随着工作压力、工作流量的增加,电磁阀将依次出现软自激振动、硬自激振动、稳定工作三种状态。增加电磁阀阀口直径db、降低阀口直径da、弹簧预压缩量z0和阀芯半锥角α将提高电磁阀的抗扰动能力,扩大电磁阀的稳定工作范围。