带锯条掉齿前后横向振动位移及主频率变化规律

以MJ345A型木工带锯机为研究对象,在空载下利用振动分析仪和振动信号采集、处理、分析软件对带锯条的横向振动进行测试及信号采集,通过锯条横向振动位移、自功率谱分析,找出不同条件下锯条振动位移和主振型频率的变化规律.通过正交试验分析可知:锯轮主轴转速是对锯条横向振动位移影响最为显著的因素,其次为锯条张紧力,皮带张紧力为不明显因素.对带锯条掉齿前后的分析表明:如果测定带锯条横向振动位移范围在0.56~0.68μm,振动主频率范围在450~465 Hz,则说明锯条已经产生至少2个掉齿,为保证带锯机锯切安全及锯切质量需要及时更换新的带锯条;明确了带锯条掉齿前后横向振动位移、频率的变化规律.研究结果可为实际生产中充分合理利用带锯条,防止加工质量严重下降和危害人身安全事故的发生,适时更换锯条提供前期试验基础和判断的初步依据.     

裂纹木工带锯条横向振动位移的扩展分析与预测

为给木工带锯条在线故障诊断提供技术依据,利用时间序列分析理论和Eviews 8.0软件,系统分析MJ3210型跑车木工带锯机产生裂纹缺陷后的带锯条横向振动位移数据;建立时间序列模型,预测、分析裂纹扩展下带锯条的横向振动位移变化,得到与实际数据比较吻合的结果.研究结果充分说明时间序列分析可以成为带锯条裂纹研究与预测的一个新方法.     

不同张紧装置对带锯条横向振动及裂纹扩展的影响

在负载情况下,测试、分析MJ3210B型跑车木工带锯机带锯条振动,研究张紧装置对带锯条横向振动位移及裂纹扩展的影响规律.结果表明:杠杆压砣式张紧装置下有裂纹锯条工作时的最佳工作参数与正交试验分析得到的结果相同;板式弹簧张紧装置下有裂纹锯条带锯机工作时的最优工作参数与正交试验分析得到的结果不相同,主要工作参数沿坐标轴右移.最佳工作状态下,在裂纹长度≤5.6 mm时,板式弹簧张紧装置的减振效果明显好于杠杆压砣式张紧装置;当裂纹长度超过5.0 mm后,使用板式弹簧张紧装置有裂纹带锯条横向振动位移增长速率快速上升;当裂纹长度超过5.6 mm后,板式弹簧张紧装置的减振效果明显下降.     

基于最大李雅普诺夫指数的滚动轴承故障诊断研究

针对滚动轴承故障后期的非线性行为以及判断故障的劣化趋势标准问题,提出了最大李雅普诺夫(Lyapunov)指数判别方法。利用包络解调法对轴承原始信号进行了0~1 000,2 000~3 000及3 000~4 500 Hz分频段降噪处理,研究了不同时段轴承故障劣化程度与Lyapunov指数的关系以及信号噪声对Lyapunov指数的影响。结果表明,在0~1 000Hz频段内,轴承早期故障的Lyapunov指数为0.612,运行5个月后,Lyapunov指数增大到0.810 5,2 000~3 000 Hz及3 000~4 500 Hz频段内,Lyapunov指数也呈缓慢增大趋势,说明Lyapunov指数能够反映轴承故障劣化程度,因此可以把Lyapunov指数作为判断轴承故障严重程度的特征参量,这为轴承故障的劣化判断提供了一条有效途径。     

基于混沌理论的往复式压缩机故障诊断

实测某往复压缩机气缸在正常、活塞体松动及拉缸工况下的振动信号,计算信号的关联维数、Kolmogorov熵及最大Lyapunov指数,并证明信号具有非线性。用奇异值分解(SVD)降噪法对信号进行降噪,通过奇异熵增量曲线选择降噪阶次,用互信息法求最佳延时,并用假近邻域法求最佳嵌入维数,同时用G-P算法、小数据量法求出关联维数、Kolmogorov熵及最大Lyapunov指数。计算结果表明,3种工况下的往复压缩机气缸振动信号均为非线性混沌信号,故障越严重,信号表现出的混沌特性越明显,可依据混沌指标对往复压缩机气缸的状态进行监测。     

基于Lyapunov指数-相轨迹的发电机组故障诊断

以混沌理论为基础,根据非线性动力学系统的运动特性,对汽轮发电机组转子故障进行了分析阐述·通过对所测发电机组转子在3种不同工作状态下的时间序列进行的最大Lyapunov指数计算,并结合对这3种状态相轨迹图进行的分析和研究,发现发电机转子在不同工作状态下其时间序列的Lyapunov指数具有明显差异·因此,基于Lyapunov指数的实质,提出了发电机组故障诊断的"Lyapunov指数-相轨迹"法·该研究也为其他复杂机械的故障诊断和预测开辟了有效途径·     

货物列车编组对列车-桥梁系统空间振动的影响

基于列车、桥梁空间振动分析模型,利用弹性系统动力学总势能不变值原理及形成系统矩阵的“对号入座”法则,建立了列车-桥梁系统空间振动矩阵方程,采用Wilson-θ法求解。研究了5种不同货物列车编组对列车-桥梁系统空间振动响应的影响,得出了一些符合物理概念的桥梁振动响应时程曲线。研究结果表明:机车、车辆轴重是影响桥梁竖向振动位移的主因;空载货车作用下的车桥系统横向振动响应比重车的要大;全列空车编组及空重混编是影响列车-桥梁系统横向振动响应的不利编组,而全列空车编组更为不利;在进行桥上货物列车脱轨分析时,宜采用全列空车编组;通过改善列车编组的方法可以提高列车-桥梁系统振动性能。     

不变时滞线性系统的混沌反控制

针对一类具有不变时滞的线性系统,运用泰勒公式,得到系统最大李雅普诺夫(Lyapunov)指数的表达式,获得系统对初始条件敏感的判断依据.此外,构造合适的李雅普诺夫函数,基于泛函微分方程的有界性引理,得到关于系统的解有界的判断准则.结合系统敏感性和有界性的理论结果,获得不变时滞线性系统混沌化的充分条件.最后,数值仿真出最大Lyapunov指数随时滞参数变化的图形,并做出在相应时滞参数下的相图.仿真结果验证了理论结果的有效性.     

时速80 km/h地铁地下线梯形轨枕轨道现场测试分析

为评价时速80 km/h地铁作用下梯形轨枕的工作性能,对北京地铁某线梯形轨枕道床进行现场动位移和加速度测试,从时域、频域和Z振级角度对加速度指标进行分析,从时域角度对动位移数据进行分析,评价梯形轨枕轨道工作性能。结果表明:地铁列车作用下普通道床钢轨、道床和隧道壁振动有效值为14.1、0.48、0.069 m/s~2,梯形轨枕断面对应测点振动有效值为18.1、0.62、0.016 m/s~2,隧道壁处振动加速度在1～1 000 Hz内均有一定减振效果,最大Z振级差值为11.9 dB,梯形轨枕道床钢轨垂向、钢轨横向、梯轨垂向、梯轨横向最大动位移分别为0.34、0.13、1.21、0.081 mm。     

大型船用鼓形齿联轴器位移圆半径设计

针对传统的位移圆半径设计公式无法应用于具有大尺寸、重负载、变倾角等特点的大型船用鼓形齿联轴器的问题,采用有限元分析和响应面设计的方法,建立了最优位移圆半径和结构参数、工况参数之间的关系式。基于啮合原理及坐标变换,建立了鼓形齿联轴器的高精度有限元网格模型以及高精度装配模型。考虑0°和最大倾角两种边界工作条件,结合某船用鼓形齿联轴器轮齿的接触应力、弯曲应力及接触印痕的位置,确定了最优位移圆半径的设计准则。基于拉丁超立方采样方法和响应面方法,拟合出了最优位移圆半径和扭矩、齿数、模数、齿宽及最大倾角之间的关系式。通过有限元方法计算出一组大倾角和一组小倾角算例下的最优位移圆半径,与响应面方法的结果进行了对比。研究结果表明:印痕距离为0.2倍齿宽时的位移圆半径为最优值;大型船用鼓形齿联轴器的最优位移圆半径主要受最大极限倾角影响,其次是结构尺寸、负载扭矩的影响;该响应面模型是有效的,可以用于大型船用鼓形齿联轴器位移圆半径的设计。     

热-机载荷作用下弹性梁大振幅振动的混沌响应

考虑几何非线性和外阻尼效应,导出弹性梁大振幅振动的动力学控制方程,研究两端不可移简支梁在横向周期载荷和非均匀热载荷共同作用下的混沌运动.采用Galerkin变分原理将问题的非线性偏微分方程转化为二自由度的Hamilton系统,由Melnikov方法解析给出系统发生混沌运动的临界条件;数值计算出Lyapunov指数和分形维数,并绘制出反映系统运动特征的相平面图、位移波形图以及功率谱图,分析梁的非线性动力学行为.结果表明,在热轴力大于临界值后梁的运动会呈现混沌性态.     

MEMS三维微触觉测头的低频振动测试系统

针对一种MEMS三维微触觉测头,构建了基于Suss Microtec三维微定位器和PI压电陶瓷的动态测试装置,对测头的动态性能进行了表征．分别测试了测头在轴向和横向负载下对不同幅度低频振动信号的响应情况,研究了测量过程的短时重复性能．结果表明,压电陶瓷位移。电压曲线的非线性误差在轴向测量模式下小于0．102％,横向测量模式下小于0．507％     

水分子振动体系动力学研究

在动力学群得到的水分子Hamiltonian的基础上,求解正则运动方程,计算固定键角近似下水分子振动体系的庞加莱截面、采用wolf重构法计算振动体系的最大Lyapunov指数．计算结果显示：对于四维振动体系,庞加莱截面只能反映体系局域的行为;非线性耦合和能量的局域化导致振动体系的混沌,强非线性耦合也导致体系的准周期运动．     

正时皮带冷-热态振动的光学测量及耐久研究

为诊断发动机噪声或故障及评估皮带寿命,设计了基于传感器阵列的全光学实验装置,用于非接触式测量正时皮带振动的温度、振幅和张力;研究了振幅-转速、张力-时间的关系,并验证了皮带在冷-热态工况下的耐久性.测量结果表明:某正时皮带处于95℃的热态工况下,长边在发动机转速2 000r/min下有最大振幅,短边在5 600r/min下有最大振幅.耐久性试验结果表明:将初始安装张力下调至(200±40)N来控制皮带振动,对发动机运行不会构成风险.     

基于电机定子电流的齿轮故障诊断方法

齿轮故障诊断一般采用振动信号进行故障特征提取,但振动诊断法不便于安装传感器,易受环境和噪声影响.电机本身具有传感器的特性,定子相电流等信号能够反映负载转矩的变化.因此,针对由电机驱动的齿轮传动系统,提出了一种基于电机定子相电流分析的齿轮无损故障诊断方法.推导了电机定子电流如何反应负载转矩的特性,并分析了齿轮正常与故障状态下定子电流的频谱特征,发现可通过观察边频带的出现来判断齿轮发生局部式故障.通过Matlab对故障诊断原理进行了仿真验证,在实验平台上结合频谱分析成功检测出了齿轮断齿故障.     

反射式横向位移光纤传感器

提供了一个在高斯光束几何反射模型下的反射式横向位移光纤传感器接收光强的数值计算方法,可在计算机上对其特性进行设计计算,为该传感器的优化设计提供了一个必要工具.对用62.5/125多模光纤组成的并列反射式横向位移光纤传感器的计算分析结果表明,接收光纤端面处的反射光斑半径在180μm附近时有最大的接收光强和最佳信噪比;反射光斑半径在180~600μm时接收光强对反射条边缘的横向位移或横向振动的动态范围、线性关系和信噪比都较佳;接收光强对反射条横向位移的分布宽度主要取决于反射条的宽度和接收光纤的芯径.     

参数激励作用下水下悬浮隧道锚索的稳定性研究

为研究水下悬浮隧道锚索在索端参数激励作用下振动的稳定性,建立锚索的参数振动数学方程并用伽辽金法对其进行简化后,采用Lyapunov指数法判断锚索振动的稳定性,分析锚索索端激励幅值、频率和系统阻尼比对锚索振动稳定性的影响.计算结果表明:随着索端激励幅值的增加,不稳定区域逐渐增大,当索端激励频率为锚索固有频率2倍左右时,锚索最易发生失稳,锚索振动系统阻尼比越大,锚索越易趋于稳定状态.     

水中悬浮隧道锚索横向动力特性分析

考虑流体-结构偶联效应和悬浮隧道锚索的几何非线性特点,建立了悬浮隧道锚索非线性振动方程,并通过ANSYS有限元软件的二次编程,在时域内实现了方程求解,分析了悬浮隧道锚索在非线性横向升力作用下的动力特性。计算结果表明：锚索的轴力和锚索中部的最大位移都随锚索的预张力增加而显著下降;在非涡激振动的情况下,随均匀流速度的增加,锚索中部的最大位移有所增加,但是在涡激共振的情况下,锚索中部位移有跳跃性增加;随着锚索长度的增加,锚索中部的最大位移变小,轴力随之增加;锚索的倾斜角度对锚索的轴力和位移的影响基本一致,随角度的增加,轴力和位移均先减小,后增加。     

直齿轮纯扭转模型弹性动力学分析

为研究非线性因素对直齿轮纯扭转模型弹性动力学的影响,根据达朗贝尔原理,采用微位移思想,建立4自由度直齿轮纯扭转动力学模型.首先,通过Runge-Kutta法结合时间离散法求解系统在齿轮啮合误差、时变啮合刚度和啮合间隙等非线性因素影响下的时变方程,得到系统振动的响应以及对应频谱图.其次,结合非线性特性分析理论,通过改变系统的啮合刚度、激励频率和齿侧间隙,获得系统动态响应的全局分岔图和最大Lyapunov指数.然后,综合运用时间历程曲线、相空间轨线、Poincáre映射图和功率谱,定量和定性分析系统的周期运动、拟周期运动和混沌运动.最后,考虑非线性因素耦合作用对系统的影响,为齿轮传动系统的非线性特性分析提供一套较为完整的方法.     

汽车悬架振动的拟脉冲激励试验研究

研究了拟脉冲激励下的汽车悬架振动.给出了汽车悬架拟脉冲激励的机理和试验系统.结合汽车实际运行工况特点,分别采用三角木法和4PLD型汽车制动-悬架隔振效率试验台进行汽车在通过减速带或障碍物和紧急制动两种典型拟脉冲激励工况下的悬架振动试验.获得各工况下的悬架特性曲线,绘制功率谱密度图形,并计算最大Lyapunov指数和关联维数,分析得出不同工况下汽车悬架的振动特性.