齿轮传动装置阻尼减振降噪试验研究

通过在高速齿轮箱减振降噪试验台上进行振动、噪声测试对比试验,测试在齿轮噪声中啮合冲击频率及其倍频声和固有频率声产生共振时,分析齿轮箱系统在各种工况情况下增加阻尼前后对系统的减振降噪的作用,可以发现粘贴阻尼材料能够在一定程度上起到良好的减振降噪效果.重点分析齿轮箱在外部粘贴阻尼材料和灌注阻尼材料这两种附加结构对减低振动与噪声具有良好的抑制作用.证明了齿轮箱在附加阻尼后,提高了齿轮传动装置的阻尼特性,符合阻尼减振降噪的理论研究.根据齿轮箱中齿轮啮合冲击是系统的主要激励振动,通过测试分析,采用合金阻尼环附加结构,可得到更佳的减振降噪效果.     

ISFD抑制转子不对中故障研究

针对旋转机械常见的转子不对中故障,设计了一种弹性阻尼支承—整体式挤压油膜阻尼器（ISFD）,研究ISFD弹性阻尼支承对转子不对中故障的振动抑制效果。运用有限元方法分析转子不对中力学模型,搭建单跨双支承转子实验台,模拟转子不对中故障,并对ISFD弹性阻尼支承的减振特性进行实验研究。实验结果表明：不对中故障导致转子振动增大,ISFD弹性阻尼支承可以有效减小振动,转子一倍频的降幅达到90.0%,二倍频的降幅达到97.5%。     

黏弹性阻尼材料在减振降噪方面的应用

随着人类生活质量的提高,生活环境的振动与噪声控制越来越受到关注。黏弹性阻尼材料作为有效的减振降噪材料,在许多行业的减振降噪中正发挥着重要的作用。选取了两种不同的黏弹性阻尼材料,测试对比了它们的阻尼特性。选取阻尼性能较好的阻尼材料涂敷在板类结构上,分别进行涂敷前后振动噪声响应、传递特性测试。分析黏弹性阻尼材料减振降噪效果,为结构减振降噪提供依据。     

齿轮转子系统参数振动特征的数值研究

以渐开线直齿圆柱齿轮传动作为研究对象,计及轴和支承的弹性变形以及轮齿时变啮合刚度,忽略啮合侧隙和轴承间隙,建立了齿轮转子系统扭转—横向振动相互耦合的3自由度动力学方程。利用数值仿真方法,研究了系统在时变刚度激励下稳态响应的特征,探讨了支承刚度、支承阻尼、啮合阻尼等参数对振动失稳和参数共振的影响。研究结果对于齿轮传动的减振与降噪具有积极意义。图9,参14。     

周期自由阻尼设计板结构振动与声辐射特性分析

为了探究更高效的阻尼减振降噪结构设计,基于阻尼减振降噪技术和人工周期结构原理,开展了周期自由阻尼设计的板结构振动与声辐射特性研究。首先,建立了板结构声振响应有限元仿真模型;其次,对比了周期自由阻尼设计与传统自由阻尼设计的板结构振动与声辐射特性差异,并分析了不同参数变化对周期自由阻尼作用效果的影响;最后,开展了相关实验研究与仿真规律验证。结果表明：相比于传统自由阻尼设计,周期自由阻尼设计可以获得更好的减振降噪效果,且有助于实现阻尼结构的轻量化设计,但也会改变结构的声辐射效率;选用高弹性模量的阻尼材料、合理设计阻尼单元形状和适当减小阻尼单元截面积都有助于提高周期自由阻尼设计的性能,而阻尼单元粘贴角度的变化对其作用效果的影响较小;实验结果验证了仿真规律的可靠性。     

粘弹性阻尼材料在减振降噪方面的应用

随着人类生活质量的提高,生活环境的振动与噪声控制越来越受到关注。粘弹性阻尼材料作为有效的减振降噪材料,在许多行业的减振降噪中正发挥着重要的作用。本文选取了两种不同的粘弹性阻尼材料,测试对比了它们的阻尼特性。选取阻尼性能较好的阻尼材料涂敷在板类结构上,分别进行涂敷前后振动噪声响应、传递特性测试。分析粘弹性阻尼材料减振降噪效果,为结构减振降噪提供依据。     

成果介绍

工程机械阻尼减振降噪新结构的研究由太原重型机械学院孙大刚博士主持的机械工业部教育司科技基金项目 :“工程机械阻尼减振降噪新结构的研究”通过部科技成果鉴定。鉴定委员会认为 :本项目的研究成果属国内领先水平 ,达到了国际先进水平。本项目针对工程机械的振动特征 ,在使用温度振频和振幅变化条件下 ,对阻尼减振降噪结构参数进行动态优化 ,获得最佳结构型式、确定符合减振降噪指标的阻尼材料 ,实现对振动噪声的主动、有效的控制 ,为实用减振器产品开发提设计参数和试验指标。本项目的特点是理论研究与工程应用密切结合 ,获得理论研究、…     

啮合刚度及阻尼对人字齿轮振动特性的影响研究

为研究啮合刚度和阻尼对人字齿轮振动特性的影响,建立了人字齿轮弯-扭-轴耦合动力学模型,推导出相应的运动微分方程,利用Matlab求解获得了系统的动态响应。结果表明,齿轮啮合线上的振动加速度和轴向振动加速度大于齿轮横向振动加速度,是引起齿轮振动和噪声的主要原因。啮合刚度对横向、轴向和啮合线方向振动均有影响,刚度波动量主要影响横向和啮合线方向的振动,啮合阻尼主要影响啮合线方向上的振动。故增大啮合刚度、减小刚度波动量或增大阻尼可有效降低人字齿轮传动的振动和噪声。     

汽车发动机弹性齿轮平衡系统动态特性分析

为降低汽车四缸发动机高速运动时产生的振动,设计一种弹性齿轮并运用到发动机平衡系统中.利用有限元软件建立弹性齿轮平衡系统模型,对弹性齿轮平衡系统和金属齿轮平衡系统进行模态分析与瞬态分析,对比了两种平衡系统中平衡轴轴心的加速度.结果表明,弹性齿轮平衡系统低阶固有频率远小于齿轮的啮合频率,可避免共振现象的产生,并且弹性齿轮平衡系统在发动机高速运转时具有良好的减振效果.     

行星齿轮传动系统碰撞振动特性研究

针对行星齿轮传动系统轻载高速下存在碰撞振动的问题进行了研究,为此提出了研究方法和分析模型,即在大载荷下采用线性弹簧来模拟轮齿啮合弹性,在轻载下采用Hertz接触理论来计算齿轮副碰撞力,最终采用集中质量方法建立了行星齿轮传动系统碰撞振动分析模型。研究分析发现:在大载荷、连续增速下,行星齿轮传动系统在太阳轮与行星架扭转振动模式以及内齿圈横向振动模式所对应的固有频率位置出现了共振,并引起了较大的啮合力波动;在轻载下,齿轮副啮合状态发生了变化,出现了碰撞振动,随着负载的增加,接触力的变化呈现出强非线性特征,齿轮副脱啮时间逐渐缩短;当负载达到门槛值时,齿轮副不再脱啮;随着转速的提高,脱啮时间逐渐缩短,碰撞力波动幅值呈线性增大的趋势。该结果可为行星齿轮传动系统减振、降噪研究提供理论依据。     

风电齿轮箱传动系统的动力学建模

由于风速的随机性特点,使得风电齿轮箱长期处于较为复杂的变载荷作用下而产生振动,这些振动将会引起齿轮箱内部结构的损坏.为了更好地对齿轮箱进行动力学分析,将风电齿轮箱传动系统分解为三级齿轮传动,采用集中质量法,在直齿轮、斜齿轮和行星齿轮动力学模型的基础上,建立了整个齿轮箱传动系统的动力学模型;并在考虑齿轮啮合刚度、啮合阻尼、啮合误差、偏心量、弯扭耦合、自身重力以及支撑轴承等因素的共同作用下,利用拉格朗日方程推导了整个传动系统的动力学方程.为今后分析兆瓦级风电齿轮箱传动系统的固有特性、动态响应等动力学特性奠定了一定的基础.     

风电齿轮箱传动误差分析及振动噪声预估

针对一级行星两级平行轴风电齿轮传动系统,综合考虑齿轮时变啮合刚度、啮合阻尼、传递误差等因素,建立31个自由度的弯扭轴耦合集中参数动力学模型,采用变步长Runge-Kutta法对系统动力学微分方程进行求解,得出齿轮传动系统各级传动误差;借助软件建立风电齿轮箱刚柔耦合动力学模型,并导入传动误差,采用模态叠加法求得齿轮箱轴承支反力,并将其作为声振耦合模型的边界条件,采用声学有限元法对风电齿轮箱进行振动噪声预估,并与试验结果对比分析,两者吻合良好。     

随机阻尼Rattling振动的实验与分析

Rattling(拍击)是齿轮在空载的条件下所产生的一种不规则的振动现象,是齿轮箱噪音的主要来源之一,属于一类非线性振动现象.从理论方面建立了Rattling振动的随机阻尼模型,采用非高斯截断技术导出一个三维平均映射表示的离散随机模型,应用Matlab语言编写程序对随机阻尼模型进行定性的分析,通过实验加以验证.最后通过数值仿真得到系统响应的碰撞庞加莱点集和分岔图.结果表明:Rattling振动随机模型在某些参数影响下会产生随机浑沌,系统平均速度的频谱为宽带过程,可以通过调节随机阻尼起到控制齿轮箱的噪声.     

风电主齿轮箱动态响应分析

以某3 MW风电齿轮箱为研究对象,通过导入壳体、齿圈、转架有限元凝聚刚度矩阵,建立基于MASTA的多柔体动力学模型,分析发现箱体在三级齿轮啮合频率附近有最高的动能分布,齿轮箱在高速级齿轮第一阶啮合频率激励下有最大的振动响应,且计算结果和试验测试结果基本符合。该结果可对风电齿轮箱设计阶段进行振动风险规避提供一定计算参考。     

降低齿轮箱噪声的一种途径

采用近场测量方法和结构表面振动加速度测量方法测量齿轮箱的噪声和振动信号,通过频谱分析找到了噪声源,并计算分析了齿轮箱的动态特性对振动和噪声传播过程的影响,从而得出:采用粘弹性阻尼材料和齿轮变位修正,适合于降低齿轮箱的噪声水平。     

永磁调节式磁流变阻尼器在拉索减振中的应用研究

斜拉桥拉索易发生风雨振动,在拉索上安装磁流变阻尼器是一种有效的减振措施.基于洞庭湖大桥拉索减振系统升级改造工程,对永磁调节式磁流变阻尼器进行了力学性能试验,得到了该磁流变阻尼器在不同档位、频率和振幅工况下的滞回曲线,计算了不同档位下的等效阻尼系数,评估了拉索安装阻尼器后获得的实际阻尼比.结果表明,安装永磁调节式磁流变阻尼器后满足拉索减振要求.永磁调节式磁流变阻尼器已成功应用于岳阳洞庭湖大桥,解决了该桥严重的风雨致振动问题.     

大功率船用齿轮箱振动与结构噪声试验

由于船用齿轮箱的特殊使用工况,其性能要求远远高于其他齿轮箱。分析了某大功率船用齿轮箱的结构和传动原理,并在大功率齿轮传动试验台上进行试验测试。通过对振动信号FFT分析,发现其振动主要由输入级、中间传动级、输出级的啮合频率及其倍频引起。该大功率船用齿轮箱振动烈度达到4.47mm/s,最大结构噪声131.27dB,对应输出级啮合频率329Hz处。     

兆瓦级风力机齿轮传动系统动力学分析与优化

对1.5 MW风力发电机齿轮箱传动系统进行耦合振动分析,建立了风力机增速箱齿轮传动系统的扭转振动模型.利用4阶Runge-Kutta法计算了系统在风载、轮齿时变啮合刚度和系统阻尼共同作用下的动态响应,并利用谐波平衡法求出了系统的解析解,从而得到了优化设计目标函数的解析表达式.在此基础上,建立了以行星轮扭转振动加速度幅值最小和传动系统总质量最轻为目标的优化设计数学模型,利用MATLAB优化工具箱进行优化求解.实例计算表明,优化设计后传动系统的低阶固有频率明显提高,动态性能明显改善,重量减轻.     

4级行星齿轮箱振动噪声预估及修形效果分析

为研究修形前后多级行星齿轮箱在复杂激励作用下的振动噪声,以海洋平台升降齿轮箱为对象,建立了耦合4级行星轮系、轴承和箱体的齿轮箱有限元模型,分析了齿轮箱的振动模态;采用静动力接触有限元法求解了修形前后齿轮副的内部动态激励,在此基础上提出了考虑轮齿修形的齿轮箱振动噪声预估方法,利用模态叠加法分别计算了轮齿修形前后齿轮箱的振动响应,并采用声学边界元法对齿轮箱的辐射噪声进行预估。结果表明:修形后4级行星齿轮箱的振动噪声明显降低,对比振动噪声仿真与实测结果,两者吻合良好。