双转子自同步系统同步行为分析

同步现象广泛存在于工程领域中,双偏心回转式激振器驱动的同步振动系统可以简化为一个双转子自同步系统.以某典型万能同步实验台为对象,定量研究几种典型情况时该自同步振动系统各参数变化的规律及其同步特征,结果充分验证了该类振动系统具有自行恢复同步的能力.以该实验台实测数据为参考,与实测结果进行对比,证明了仿真计算结果的合理性.并且,通过实验和仿真发现激振力不等情况下,即使关掉激振力大的电动机电源,系统仍能自行恢复振动同步状态.     

大型潜水轴流泵转子部件湿模态数值模拟

为了得到大型潜水轴流泵在水介质中的模态分布,并分析水介质对结构模态的影响,该文采用UDF二次开发,运用ANSYS WORKBENCH和APDL命令流耦合的方法,对特大型潜水轴流泵的轴系转动部件进行了考虑预应力情况下的湿模态数值模拟,分别计算了定常和非定常状态下预应力和不存在预应力情况下的固有频率和振型,以及转子部件在真空（干模态）和清水介质（湿模态）中的固有频率和振型,研究了预应力和清水介质对结构模态的影响。分析了不同情况下造成模态分布差异的原因,为下一步进行更加复杂的动力学分析、疲劳分析以及结构优化奠定基础。     

离心泵内泄漏流计算及其对转子振动的影响

为研究泄漏流对离心泵转子振动特性的影响,建立了离心泵内泄漏流流场数值模型并对其可靠性进行了验证,验证基于加州理工学院RFTF装置试验结果,验证结果显示数值计算结果与试验结果吻合较好.通过在泄漏流流场与转子系统间进行数据传递,实现了流场模型与基于节点单元法建立的转子系统的耦合计算,得到了泄漏流流体力作用下的转子系统响应结果,结果显示泄漏流的存在明显提高了转子系统刚度并进而增加了其稳定性.该方法可以略去流体力环节从而直观了解到泄漏流道参数变化对转子系统振动特性的影响,对优化离心泵相关参数,提高转子系统稳定性具有重要意义.     

Dynamic characteristics research of gear coupling rotor system in gas turbine

Taking the sliding bearing into account, the lateral vibration analysis models of two single rotor were built respectively using the transfer matrix method. The transmission matrix of herringbone gear coupled unit is derived. Using whole transfer matrix method, the lateral torsional coupling analysis model of herringbone gear rotor system is set up, and the vibration characteristics of gear rotor bearing system in gas turbine is analyzed. Through numerical calculation and anlysis, the eigenvalue of gear rotor system, the Logarithmic decrement and the critical speed are obtained. The result shows that the working speed of this gear rotor bearing system is far away from the critical speed, therefore the system is stable and safe.     

基于阶次分析的永磁同步电机噪声源识别

为了识别出永磁同步电机的噪声来源,该文对常见的机械噪声和不同影响因素下的电磁噪声特点进行研究。首先分析了滚动轴承产生的噪声阶次特征,识别出了滚珠内外圈通过频率对应的分数阶噪声。其次通过麦克斯韦应力张量法推导了理想条件下作用于定子内表面的径向力波的频率阶次,结合实测电流谐波分析了不同电流谐波类型下的径向力波特征,通过引入偏心修正系数分析了转子动态偏心对径向力波的影响,从而识别出了不同影响因素下的电磁噪声源。并且建立了永磁同步电机的有限元模型,通过模态试验对定子铁芯和绕组的等效进行验证,由电机约束模态分析获取了电机在实际安装条件下的模态参数,对实测的共振噪声来源进行解释。最后分析了各影响因素产生的噪声对总体噪声的贡献量,指出电机的主要噪声源。该研究可以识别出永磁同步电机的每一阶次噪声和共振噪声的来源,为进一步的减振降噪奠定基础。     

喷杆喷雾机旋翼悬浮式喷杆自动调平控制系统研究

现有的大型喷杆喷雾机的喷杆大多采用传统桁架结构,随着喷杆长度的增加,配套机构、设计复杂度及整机质量相应增加,整机质量大,农田中行走的通过性差,陷车风险高;喷杆平衡控制难度加大,降低了整机的可靠性和便利性;特别是在水田喷施作业中,大型喷杆喷雾机的功能受到很大限制。本文提出了一种旋翼悬浮式喷杆,分别融合地面机械高续航、载重大和空中无人机作业灵活、受地形地貌限制小的优点,并设计了自动调平控制系统以实现喷雾机喷杆在喷施作业过程中保持水平姿态。分析了喷杆的受力情况,对自动调平控制系统进行了辨识和建模,采用“陀螺仪+激光雷达”进行双传感器融合控制的方式,开展了旋翼悬浮式喷杆自动调平控制算法的仿真试验、台架试验和田间试验。试验结果表明：采用双传感器融合的模糊PID控制算法优于单传感器的角度PID控制算法,可较好地避免出现失稳状态;在田间试验中,当喷杆进入稳定状态后,整根喷杆各点离地高度均值在1.4~1.5m之间,标准差不大于0.1027m,具有较好的水平度;所采集的10个不同时刻喷杆各点高度均值的变异系数为1.40%,说明喷杆悬浮高度的稳定性较好。该研究验证了旋翼悬浮式喷杆作业方法的可行性。     

高压多级泵水润滑轴承-转子系统动力稳定性分析

针对某高压多级离心泵水润滑轴承-转子系统的启动、运行稳定性问题,分别从临界转速、轴承无量纲液膜综合刚度、对数衰减率稳定性裕度、突加激励下系统不平衡响应等稳定性判据对该泵的水润滑轴承-转子系统的动力稳定性进行分析及判定。在建立物理模型与数学模型的基础上,计算得到的刚性支承轴承-转子系统与模化后的弹性支承轴承-转子系统的第一临界转速值都符合转子稳定性条件;轴承无量纲液膜综合刚度keq、γst值均小于零;3000r/min下前四阶模态分析特征值的对数衰减率均大于零,分别满足其稳定性判据;对于恒定转速(500、2500、5000和10000r/min)下突加激励的轴承节点响应频谱、工作转速(2950r/min)下各节点激励力响应值、不同启动加速度下各节点响应图谱等的分析也表明该转子是稳定的;因此,该高压多级离心泵的水润滑轴承-转子系统是一个稳定的刚性系统。     

旋翼式无人机授粉作业冠层风场分布规律

为提高杂交水稻机械化种植效率,扩大父母本种植行宽比,采用旋翼式无人机进行辅助授粉作业。旋翼风场是由无人机旋翼旋转推动空气进行流动作用在作物冠层而形成。风场的覆盖宽度、风场内各方向风速的大小以及风场的分布规律将会直接影响到农用无人机田间作业的效果。该文结合无人机的飞行参数使用风速参数采集系统获取18旋翼无人机的授粉作业风速,其中对于矩阵数据(100×60)的行数据和列数据的意义进行了充分的讨论,总结了行、列数据的特点并结合试验实际情况对数据进行处理。发现3向风速数据的时序变化规律保持有一致性,X向风速在最大值时刻之前其平均值要大于Y向与Z向风速;X向、Y向风速值时序曲线之间的形状特征差异小于X向与Z向或者Y向与Z向之间的形状特征差异。而从3向风速值的空间变化分布情况也可看出无人机飞行轨迹与传感器行阵列交汇点处(9#~11#)所采集风速平均值最大,考虑到测量误差值,随着采样点距离飞行轨迹越远,采样点对应风速值衰减越多。综合二维风场数据可知3向风场宽度对比结果为Y向X向Z向。在此基础上,采用高斯法拟合等方式对行数据及列数据进行计算,通过对比各统计项的参数,拟合列数据建立风速数据与时间关系的5阶指数函数模型;拟合行数据作为风速数据与采样点分布距离关系的6阶指数函数模型。利用矩阵变换基于行、列数据模型最终建立水稻冠层处无人机旋翼X向二维风场理想模型,且由模型图中可发现无人机沿冠层飞行时旋翼X向风场的分布形状存在"陡壁"效应,即无人机旋翼下风速达到最大值,前向风速增大率要明显高于后向减小率,整个风场"陡壁"沿无人机飞行方向左右对称。研究将为无人机辅助授粉通过改变风场实现新的作业方法提供参考。     

双定子摆动液压马达泄漏与容积效率分析及密封改进

为了详细分析双定子摆动液压马达的泄漏和容积效率,获得合理的间隙密封尺寸和密封结构改进方案,基于双定子摆动液压马达内部结构的分析,归纳出内、外马达的几何排量计算式,分析出该马达的主要泄漏途径。通过建立各泄漏途径的流量数学式,得到马达在不同连接形式下总泄漏量的一般公式。对不同连接形式下马达的容积效率进行了理论计算,针对马达的端面泄漏提出了密封结构改进方案,同时搭建试验台对改进前后的双定子摆动液压马达样机进行了容积效率测试。结果表明,随着马达进出口压差从1 MPa逐渐升高到10 MPa,马达的容积效率随之降低;且在不同的连接方式下,马达的容积效率也不相同,当进出油口压差一定时,外马达单独工作容积效率最高,内、外马达差动工作容积效率最低。如当马达行程时间为3 s,进出油口压差为4 MPa时,马达容积效率最大值约为92%,最小值约为86%。并且对该马达端面密封的改进可使其容积效率在一定程度上有所提高。该研究为双定子摆动液压马达的设计和应用提供参考。     

喷杆喷雾机旋翼悬浮式喷杆自动收放控制系统研究

旋翼悬浮式喷杆分别融合了地面机械和空中无人机的优点，可简化复杂的桁架结构并通过旋翼下压风场能减小雾滴飘移造成的二次污染，具有较好的应用前景。传统的收放方式难以收放旋翼悬浮式喷杆，为此提出了一种以正四边形滚筒为主体的喷杆自动收放装置，建立了喷杆收放过程的D-H坐标系和正运动学模型，通过牛顿-欧拉法构建了动力学模型，并采用三次均匀B样条曲线轨迹规划获取了喷杆收放最优轨迹。以喷杆收放的运动时间、关节冲击和能量消耗为多目标函数，通过NSGA-Ⅱ算法求解Pareto解集，选取解集中喷杆展开时间为56、61、66、71、76、81 s,喷杆收卷时间为54、59、64、69、74、79 s轨迹进行喷杆收放试验。试验结果表明：喷杆运动时间与喷杆角度标准差存在显著性关系，运动时间越短，喷杆稳定性越差、关节冲击越大、能量消耗越多。取喷杆收放时间59、61 s对应轨迹为喷杆收放最优轨迹时，滚筒转速与规划转速的平均跟踪误差不超过0.201(°)/s,关节3、4、5实际运动角度与规划角度的平均跟踪误差不超过6.201°,喷杆能较好地跟踪最优轨迹完成收放。该研究验证了喷杆自动收放装置的有效性和喷杆收放最优轨迹的准...