发动机进气系统阶次噪声及其消减方法

针对发动机进气噪声的消减与消声元件的位置具有很强的关联性特点,该文利用GT-Power软件分析了进气系统噪声,设计了谐振腔和1/4波长管来降低进气口处噪声。通过SYSNOISE软件进行了声模态分析,研究了声模态与阶次噪声之间的关系,来确定赫尔姆兹谐振腔和1/4波长管在进气系统上最好的消声位置。分析结果表明,消声元件布置在某阶模态的反节点位置与布置在节点位置相比,可以对该模态频率下的阶次噪声降低5 dB。     

异步电动机的负载噪声分析

电机的噪声一般是在空载稳定状态下测取的,但某些电机负载时的噪声与空载时有较大的差异,特别是由变频器供电的电机噪声比工频正弦电源供电时的噪声可高出３～２２ｄＢ（Ａ）。该文通过负载对电机系统振动模态特性的影响,从几个方面分析了负载对异步电动机电磁噪声所产生的影响,并对实验测得的数据进行了分析。对于小型异步电机,在工频５０Ｈｚ运转情况下,由于其共振频率远离激振力的频率,负载引起的电机噪声的变化不大,一般在±３．０ｄＢ（Ａ）左右。但在变频供电情况下,由于激振力频率发生很大的变化,在有些状态下负载引起的电机噪声的变化很大。     

电网谐波下双馈发电机改进控制策略

电网低次谐波电压会造成双馈发电机(doubly fed induction generator,DFIG)定子电流畸变和电磁转矩脉动。通过电网5次、7次谐波电压下双馈发电机的数学模型建立与分析,揭示了电网谐波电压对双馈发电机定子电流畸变和电磁转矩脉动的影响机理,比较研究了基于比例积分(proportional integral,PI)控制与基于比例积分谐振(proportional integral resonant,PIR)控制的转子电流控制环的谐波抑制能力。并采用了基于R调节器的定子电流闭环和基于PIR调节器的转子电流内环的双馈发电机双闭环控制策略,有效的消除了双馈风力发电机定子输出电流中的5次,7次谐波和电磁转矩脉动,提高了其在电网电压低次谐波下的运行性能,仿真和试验验证了该控制策略的正确性。     

基于虚拟仪器技术的声强法识别拖拉机噪声源

识别拖拉机主要噪声源是解决拖拉机噪声问题的首要条件，利用声强法能有效地识别拖拉机主要噪声源。基于虚拟仪器LabVIEW，建立了一套神牛SN250拖拉机噪声信号测试系统，可对拖拉机噪声信号进行测定，并利用声强方法进行噪声频谱分析和声源识别，以分析拖拉机的主要噪声来源。结果表明：所建立的测试系统可满足工程精度要求，能有效识别拖拉机主要噪声来源；排气噪声、发动机散热风扇噪声及发动机机罩振动噪声为拖拉机主要噪声源，声强级分别为106dB、104dB、104dB；排气噪声是驾驶室内主要噪声来源。因此，解决该拖拉机噪声问题须首先降低排气噪声、发动机散热风扇噪声和发动机机罩振动噪声。     

飞轮电池不对称励磁卸载轴向悬浮混合磁轴承设计

针对飞轮电池支承与传动系统集成度低、能量损耗大等问题,该文设计了一种兼顾卸载和轴向悬浮的不对称励磁混合磁轴承,该磁轴承拓扑结构由含永磁环的上定子、下定子及转子组成。分析了不同工作模式下的运行机理;综合考虑永磁退磁、最大偏心以及轴向扰动等因素对磁轴承卸载能力的影响,制定了磁轴承额定卸载力约束准则;结合永磁材料工作曲线,推导出卸载力数值模型以及退磁/最大偏心下轴向补偿力数值模型并实现了磁轴承关键结构参数设计。三维有限元分析表明,正常卸载力、退磁卸载力、偏心卸载力的有限元分析值与理论值误差分别为4%、3.7%和5.8%,验证了参数设计结果的准确性。样机试验结果表明,卸载力理论计算值与实测值的最大误差约为4%,平均误差为2%;轴向负载80N时,转子由上定子气隙处保护磁轴承起浮,稳定悬浮后轴向单边位移约为25μm,轴向负载120N时,转子由下定子气隙处保护磁轴承起浮,稳定悬浮后轴向单边位移约为35μm,所设计的磁轴承具有良好的卸载与悬浮性能。研究结果可为高集成、低损耗、高可靠性的飞轮电池系统设计提拱参考。     

新型无轴承无刷直流电动机结构与模型研究

目前研究的无轴承电机均是将电机和转子悬浮磁路合为一体,两个磁场的叠加一方面容易造成磁饱和,使电机的承载能力下降,影响电机的稳定悬浮;另一方面电磁转矩与径向悬浮力之间具有很强的非线性耦合,而实现解耦控制是非常复杂的.将无刷直流电机的优点与磁悬浮轴承的优点结合,提出一种六自由度可控的无轴承无刷直流电动机结构,通过研究其悬浮原理和运行原理,建立了转子偏心时的精确数学模型和PWM(脉宽调制)调速的精确数学模型,经仿真测试,表明了这种电机结构的合理性.主要特点是承载能力高且电磁转矩控制与径向悬浮力的控制相互独立,无需复杂的非线性解耦控制.     

泄流激励下水工闸门运行模态参数自动识别

为了能够自动快速准确的识别泄流激励下水工闸门的模态参数,解决系统稳态图自动化定阶困难和真实模态筛选的问题,该研究提出了一种改进的势能聚类（Potential-based Hierarchical Agglomerative,PHA）的协方差驱动随机子空间（Covariance-driven Stochastic Subspace Identification,COV-SSI）水工闸门自动模态参数识别方法。首先采用小波阈值的方法对采集信号进行去噪处理。再通过奇异值加权判断指标（Singular-value Weighted Index,SWI）进行系统阶次及稳态图最大阶次的自动化确定,剔除稳态图中的噪声模态,进一步使用势能聚类方法实现结构模态参数的自动化识别。将该方法应用于泄流激励下弧形闸门试验模型中,并与锤击法测试结果进行对比分析,结果表明,所提识别方法在无需人工激励条件下,能够实现系统阶次和稳态图最大阶次的自动化确定,剔除稳定图中虚假极点。通过与试验对比,该方法平均相对误差为3.5%,可用于泄流激励下水工闸门结构运行模态参数的自动智能化识别。     

秸秆抛送装置抛送叶轮的振动特性分析

针对叶片式秸秆抛送装置工作时的振动、噪声以及叶片疲劳断裂等问题,为减少共振的发生,利用有限元分析软件ABAQUS对抛送叶轮的自由模态与预应力模态进行了数值计算,其中预应力模态采用单向流固耦合方法对流场和叶轮结构响应进行求解,获得了该系统的前12阶模态频率以及振型,并利用扫描式激光测振仪对抛送叶轮进行了模态试验,验证了理论分析和数值计算的准确性。在分析了系统外部激振频率特点的基础上,对影响叶轮振动特性的结构参数进行了对比模拟。研究结果表明:预应力使叶轮的1和2阶频率提高幅度较大,对振型没有影响;叶片数对模态频率和振型影响最大,叶轮是否加筋对频率的影响其次,叶片厚度对低阶频率影响最小;三叶片叶轮最不易发生共振,四叶片次之,五叶片最易发生共振;叶片厚度为4 mm时最不易发生共振,5 mm时次之,6 mm时最易发生共振;叶轮加筋可以改善其动态性能,不易发生共振。该研究可为叶片式抛送装置结构振动特性的描述及动态性能的优化提供参考。     

考虑机电耦合的电动轮系统纵向振动特性建模及验证

为了研究机电耦合对电动轮系统的纵向振动特性的影响,该文首先建立了电动轮纵扭耦合动力学模型,基于该模型分析了考虑机电耦合前后电动轮系统模态特征的变化,并通过轮毂电机驱动电动轮系统的振动特性试验,验证了该动力学解析模型的准确性;其次分析了机电耦合对电动轮系统纵向振动的影响,指出转矩波动引起定转子发生相对运动,导致电机发生偏心,从而产生不平衡磁拉力。不平衡磁拉力的作用导致非簧载部分纵向振动出现不同程度的恶化,当轴承刚度为12.5 MN/m时,在定子纵向平移模态频率下电机的定转子、轮胎纵向振动加速度分别恶化113.35%、105.69%、27.15%,影响其使用寿命和结构安全,而对于簧载部分纵向振动的影响较小。     

基于磁-热双向耦合的电动拖拉机轮边电机电磁性能分析与结构优化

为预测和评估电动拖拉机轮边驱动电机的电磁性能同时优化电磁转换装置结构,该研究以一种减速式12槽7对极永磁无刷直流轮边驱动电机为对象,建立电机电磁有限元模型并通过试验验证模型的正确性,分析了空载、半载和额定负载工况下电机的动态特性。在此基础上,基于热损耗载荷构建电机的磁-热双向耦合模型,模拟分析额定负载工况下电机的温度场分布规律。结果表明,3种工况下电机最高温度均发生在永磁体部位,温升分别为54.61、77.63和87.1 ℃。以气隙宽度、定子槽口宽度、永磁体间距和宽度为变量,以齿槽转矩、转矩密度和永磁体损耗为优化目标,提出一种田口法-响应面法双层多目标优化方法,确定电机最佳结构参数为：永磁体间距为0.4 mm、永磁体宽度为3.5 mm、气隙宽度为1.1 mm、定子槽口宽度为4.75 mm。仿真结果表明,优化后的电机转矩密度较优化前增加了8%,永磁体损耗降低了18.6%。样机台架试验结果表明,优化后电机齿槽转矩较优化前降低了20.9%,验证了所提优化方法的有效性,对电机性能研究具有一定的参考价值。     

离心式水力空化发生器空化空蚀机制试验研究

该文对一台转子-定子型离心式水力空化发生器的性能进行了系统的试验研究,以寻求其空化生成机制并与空蚀分布之间的关系。可视化试验结果表明空化发生器内存在楔形槽空化、转子叶齿和定子叶齿前缘空化。通过水听器测量了空化发生器蜗壳侧面位置的压力脉动情况,在相同转速下压力脉动随着流量的增加而增大,压力脉动周期不变;在相同流量下压力脉动随着转速的增加而增大,周期减小:50 Hz时压力幅值为30 Hz时的2.5倍,周期缩短0.001 s。油墨法试验结果显示空蚀主要发生在转子叶齿尾端和中部,定子叶齿前缘空泡附着部分及尾端。楔形槽空化是造成破坏的主要原因,因其空化强度最高且空泡溃灭行为离固壁表面最近。该研究可为离心式空化发生器的研发提供参考。     

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 VirtualLab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4mm,其余壁厚为3mm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90dB(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.     

基于有限元模型的喷雾机喷杆弹性变形分析与控制

以研究和抑制喷杆弹性变形为目的,基于ANSYS平台建立了喷杆的有限元模型并进行了数值模态分析,利用试验模态分析的方法对有限元模型及其模态信息进行了验证。依据所建立模型及其模态信息,在ADAMS平台中建立了机架喷杆模型,并对偏转、振荡以及翻滚3种典型运动引起的喷杆末端弹性变形量分别进行了谐响应分析,结果表明振荡是造成喷杆弹性变形的主要因素。为了抑制喷杆的弹性变形,在喷杆与机架之间添加了拉索,并分析了拉索安装在4种不同位置时,喷杆受到频率范围为0~10 Hz振荡激励后的弹性变形情况,结果表明:3/4喷杆位置处为4种安装位置中最合适处,此时喷杆各处形变量均小于10 mm,为4种中最小,相较未添加拉索时喷杆末端产生接近80 mm弹性变形来说,对弹性变形的抑制效果明显。     

低频超声雾化栽培喷头阻抗特性的数值模拟

为了加速低频超声雾化栽培喷头的设计制造进程、降低研发成本,该文提出了其阻抗的测试原理电路图,建立了阻抗分析的有限元模型,在大型通用有限元分析软件ANSYS中进行了静态分析、模态分析和谐响应分析。应用静态分析、模态分析以及谐响应分析分别确定了静态电容、谐振频率和反谐振频率以及动态电阻、半功率点频率、动态电感、机械品质因数。利用阻抗分析仪PVC 70A对该喷头的阻抗特性进行了测量,并与有限元模拟结果进行了比较,结果表明各个参数可以作为设计超声波发生器的计算依据。     

车用离心风机转子系统振动特性分析

为分析风机转子系统的振动特性,利用扰动力法建立了水润滑轴承刚度阻尼的非线性模型,完成了轴承-转子系统的动力学建模;基于转子系统的有限元模型,计算了转子系统的临界转速并进行了试验验证;分析了离心风机振动激励源,之后对转子在质量不平衡激励和轴承不对中激励下的振动特性进行了分析。结果表明,在质量不平衡激励下,转子系统振动的峰值频率主要位于整数倍频及半倍频处,其中以旋转基频和半倍频的振动为主;在轴承不对中激励下,转子系统振动的峰值频率主要位于整数倍频处,其中最主要的振动频率为旋转基频,其次为2倍频。该文对风机转子系统振动特性的分析对后续的整车振动与噪声分析,以及整车乘坐舒适性的改进提供了参考。     

基于改进HHT的泵站管道工作模态辨识

为提高管道工作模态辨识精度,在希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang Transform,HHT)辨识基础上,发展奇异值分解(singular value decomposition,SVD)和经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)联合滤波技术与HHT时频域辨识结合的模态辨识方法。SVD-EMD联合滤除结构振动信号中的强噪声,凸显结构振动特性,有效避免了后期HHT参数辨识过程中虚假模态干扰,提高辨识精度和准确性。将该方法应用于景泰二期工程3泵站2管道的模态参数辨识问题中,建立该管道有限元模型并计算其结构动力特性。对比该文方法辨识结果、随机子空间辨识结果与有限元计算结果,该文方法辨识结果稍小于随机子空间辨识结果,与有限元计算结果更接近,其最大辨识误差为3.6%。研究表明,该方法能准确辨识管道频率,且有效降低管道结构背景强噪声。该研究可为管道安全运行和在线健康监测提供参考。     

基于运行工况的低水头水轮发电机不圆度分析

由于结构的特殊性,农村电网中低水头、小容量发电机在运行中圆度变化较大,影响着发电机的稳定性。为了改善该类型发电机运行品质,提高低水头水轮发电机可靠性,该文针对发电机运行参数进行数据分析、并进行理论解析方程及ANSYS仿真分析计算,对造成发电机不圆度机理进行研究,发现作用在低水头水轮发电机特殊结构上的不平衡重力及交变离心力导致发电机偏心,从而造成发电机不圆度增大。同时偏心引起的不平衡磁拉力对机组稳定性影响较大,反过来不平衡磁拉力又使发电机不圆度增大。依据该文研究结论提出了低水头、小容量发电机安全运行措施,经过实际运行考验,证实运行效果比较理想。该研究可为农村小水电发电机安全运行提供一种解决方法。