基于制造误差的新型无同步齿轮液压振动锤同步性研究

为研究由实际制造引起的机械系统差异对系统自同步能力的影响,提出了以双马达无同步齿轮液压振动锤为研究对象,结合流体力学、机械振动、机械系统动力学和机电液耦合动力学理论,建立了新型无同步齿轮的液压振动锤模型。运用matlab/simulink计算机数值仿真对该模型进行研究,分析了机械系统的差异对系统自同步振动的影响规律。仿真结果表明,由制造误差造成的偏心块质量差异和回转轴系的摩擦系数差异,差异在一定范围内液压振动锤可以实现同步振动。当超过这一范围时,系统同步性消失,无法实现同步振动。试验结果表明,建模仿真正确反映了机械系统差异对系统自同步能力影响的规律。     

热-压形变对超高压水压泵柱塞副间隙泄漏的影响

柱塞副间隙的泄漏是影响柱塞泵容积效率的主要因素,超高压工况下柱塞副微米间隙的热-压形变不可忽略.利用流-固-热耦合方法,建立柱塞副压形变主导模型和热-压耦合形变模型,对单边间隙高度5μm的柱塞副二维轴对称模型中的压差流动进行仿真计算.结果表明:当柱塞副入口压力为110 MPa时,在间隙入口受压形变占主导,单边间隙增大4...     

滑动轴承支撑下齿轮耦合转子系统弯扭耦合振动特性分析

在综合考虑齿轮副齿侧间隙以及滑动轴承的油膜力等非线性因素的基础上,建立滑动轴承-双转子-齿轮耦合系统的非线性动力学模型。通过数值仿真的方法研究耦合系统参数对齿轮副啮合冲击特性的影响规律,以及系统稳定性随转速的分岔规律。研究结果表明,滑动轴承的油膜对齿轮耦合转子系统的混沌运动具有显著的镇定作用;滑动轴承间隙以及转子质量偏心设计不当将会导致系统齿轮副产生单边冲击现象。     

齿轮副非线性接触特性与动力学耦合分析方法

为了更深入地研究齿轮副非线性动力学现象的产生机理,提出了一种高效的齿轮副瞬态接触特性与动力学耦合分析方法。该方法考虑齿轮接触特性与系统振动之间的交互作用,将齿轮副动态承载接触分析(DLTCA)和系统动力学分析进行耦合,形成了系统“激励-响应-反馈”闭环动力学分析流程。研究发现,振动位移的反作用会改变齿面动态接触状态,影响动态啮合刚度和综合啮合误差等振动激励。在共振区附近,振动位移的增大可能会使齿面出现完全脱啮,产生响应幅值跳跃等非线性现象。增加啮合阻尼和螺旋角均会使系统非线性特性减弱直至消失。该方法可计入齿面误差、修形、齿侧间隙等多因素的影响,并通过试验进行了验证。结果表明,该方法能够更真实地模拟齿轮副动态啮合过程,可作为现有齿侧间隙非线性动力学的有效补充。     

满配流系数对内曲线径向柱塞马达扭矩的影响

针对多作用内曲线径向柱塞式液压马达的配流盘配流窗口和柱塞腔配流槽结构,建立两者之间通流面积的数学模型,并提出满配流系数m的概念。建立多作用内曲线径向柱塞式液压马达模型,进行了配流盘配流过程仿真和柱塞运动及液压力特性仿真,分析不同满配流系数m对液压马达输出扭矩的影响。结果表明,多作用内曲线径向柱塞液压马达配流盘配流窗口和柱塞腔配流槽的适宜满配流系数为0~0.5,最优满配流系数为0.3。这可为多作用内曲线径向柱塞液压马达配流盘配流窗口和柱塞腔配流槽结构的设计提供参考。     

双内外啮合型齿轮多马达在同步回路中的应用

基于内外啮合型齿轮马达提出了双内外啮合型齿轮同步多马达,对其结构进行介绍,搭建了基于该齿轮马达控制的液压同步回路.所设计的齿轮同步多马达可以减小传统同步马达的尺寸,驱动成一定比例或者相同几何尺寸的执行机构同步运动,并能够切换油路以适应不同工况的需求.通过理论计算,将所搭建的包含齿轮同步多马达的液压同步控制回路在AMESIM软件中进行建模仿真,对实验结果的分析表明:该齿轮同步多马达可以代替多联齿轮马达控制油液比例,进而对执行机构进行同步控制.     

基于虚拟样机的轴向柱塞泵柱塞副仿真分析

采用虚拟样机技术对轴向柱塞泵柱塞副进行仿真分析,介绍虚拟样机子模型,通过软件接口实现子模块之间数据传递,实现柱塞副仿真模型的液固耦合和刚柔耦合;建立试验平台,通过试验测试结果验证模型的正确性,证明轴向柱塞泵虚拟样机仿真平台对轴向柱塞泵设计有很强的指导作用.仿真分析柱塞泵负载压力等级、斜盘倾角以及柱塞副间隙对柱塞副性能的影响,表明柱塞副设计是限定轴向柱塞泵压力等级和最大斜盘倾角的重要因素,适当减小间隙油膜厚度可以降低柱塞副泄露损失和摩擦损失,并有助于提高柱塞副油膜承载能力.     

高压辊磨机液压系统的动态特性和参数设计

针对GM1 400×800高压辊磨机工作时的振动冲击问题,基于动辊和液压系统力学模型,建立了高压辊磨机液压系统数学模型,计算分析了系统液阻、蓄能器初始压力和容积对系统动态特性的影响,并进行了实例验证,为液压系统的参数设计提供理论依据。研究结果表明:液阻和蓄能器容积是影响高压辊磨机动态特性的主要因素,蓄能器初始压力主要影响对辊工作间隙;液阻增大,系统超调量指数下降,响应时间指数上升;蓄能器容积增大,系统超调量线性减小,响应时间线性上升;蓄能器初始压力对系统动态特性影响不大,它和蓄能器容积共同影响柱塞的平衡位移。经分析,取液阻Cq=4×107 Ns/m5,蓄能器容积v0=0.02m3,蓄能器初始压力p0=17 MPa,系统超调量为8%,响应时间为0.1s,柱塞的平衡位移为10mm。     

双液压马达驱动沉桩系统的自同步理论

提出了一种双液压马达驱动振动沉桩机构,具有待机和沉桩两种自同步状态.介绍了其结构及工作原理,并建立了振动系统的动力学模型.推导出两激振器的无量纲耦合方程以及实现同步和同步稳定性判据,确定出两种状态的系统动力学参数范围.当桩机处于待机时,激振器处于远超共振状态,广义动态对称角为π,两偏心转子的激振力相互抵消;当桩机处于沉桩时,激振器处于亚共振状态,广义动态对称角为0,两偏心转子的激振力叠加.最终通过数值仿真进行了验证.     

双机驱动振动系统同步运转的稳定性

针对双机驱动振动系统同步运转的稳定性问题,建立了振动系统的动力学模型,对系统进行了非线性动力学分析.通过对系统参数进行无量纲化处理,得到了振动系统的频率俘获方程和系统实现自同步运转稳定性的条件,计算出了自同步运转的稳定域.根据自同步运转稳定性的条件和稳定域对系统进行优化设计,调整了振动系统的参数.仿真结果表明振动系统实现了速度同步和相位同步,达到了稳定的自同步状态,验证了自同步运转稳定性条件和稳定域的正确性,证实了优化设计的有效性.     

振动同步系统中的耦合效应

自同步振动系统是具有典型的协同运动特征的机械动力学系统·系统中两个偏心转子的回转运动相互影响,产生耦合效应,从而改变了系统的运动特征和运动形态·应用非线性振动分析方法建立了系统偏心转子耦合运动的微分方程,给出了耦合参数的数学描述;基于相空间原理,分析了系统耦合运动的非线性特性以及耦合强度对系统运动平衡状态的影响,确定了耦合参数的变化范围;深入研究了偏心转子同步运动的演化过程,导出了系统形成同步运动状态的耦合条件,给出了振动同步系统结构参数设计和选择的工程方法·     

双机驱动振动系统同步运转稳定性的研究

为了研究双机驱动振动系统同步运转的稳定性问题,建立了振动系统的动力学模型,对系统进行了非线性动力学分析.通过对系统参数进行无量纲化处理,得到了振动系统的频率俘获方程和系统实现自同步运转稳定性的条件,计算出了自同步运转的稳定域.根据自同步运转稳定性的条件和稳定域对系统进行优化设计,调整了振动系统的参数.计算机仿真结果表明振动系统实现了速度同步和相位同步,达到了稳定的自同步状态,验证了自同步运转稳定性条件和稳定域的正确性,证实了优化设计的有效性.     

正交面齿轮传动系统的非线性振动特性

基于集中参数理论,考虑支撑的弹性变形、啮合齿轮副的时变啮合刚度激励和误差激励,建立正交面齿轮传动系统的多自由度弯曲-扭转-轴向移动耦合振动三维空间动力学模型;采用有限元方法计算点接触面齿轮传动系统的轮齿啮合刚度;借助动态相对传动误差,合并两轮转动自由度,将系统等效处理为5自由度非线性振动方程;采用自适应变步长Runge-Kutta数值积分方法,获得该系统的动态响应,并分析间隙对动载荷系数的影响。研究结果表明:随着啮合频率的变化,系统将出现单周期、2倍周期、拟周期和混沌响应;在周期响应状态下动载荷系数对间隙较敏感;间隙的改变对齿轮副的冲击状态没有影响,需通过调整支撑刚度等参数来实现单边冲击。     

滚动轴承支撑下齿轮耦合转子横向振动建模及非线性动力学特性

在综合考虑滚动轴承游隙、齿轮副齿侧间隙以及时变啮合刚度等非线性因素的基础上,建立滚动轴承支撑下的齿轮耦合转子系统的横向振动非线性动力学模型,并通过数值仿真的方法对系统运动状态的分岔规律以及动力学频响特性进行研究。研究结果发现:在非线性轴承力的激励下,转速、轴承游隙以及轴承阻尼的变化,都会导致系统通过不同的分岔途径进入到混沌运动状态;质量偏心以及齿侧间隙的增大都会使系统响应由简单的轴承力激振频率及其倍数频逐渐复杂化为离心力激振频率、轴承力激振频率、以及二者的各种线性组合频率共存的情况,齿轮啮频成分也出现在系统响应中,但始终处于弱势地位。     

水的黏度变化对低速大扭矩水压马达柱塞副泄漏流量的影响

为了提高低速大扭矩水压马达的容积效率,定量分析了水黏度对柱塞副泄漏流量损失的影响。首先根据水压马达实际运行状态确定了柱塞副的初始设计参数和水的性能参数,计算了定黏度下不同间隙、不同偏心距时的柱塞副泄漏流量。然后基于温升与压降的关系、黏温方程、黏压方程及流量方程,建立了变黏度条件下,水压马达在低速及高速情况下,柱塞副与转子缸孔同心及偏心时,柱塞副泄漏流量损失的数学模型。最后以环形间隙大小、偏心距和压差作为柱塞副的性能指标,详细分析了水的黏度对柱塞副泄漏流量的影响。研究表明:低速同心下,增大间隙2~10μm,减小水黏度,柱塞副的最大泄漏流量由0.002L/min增大至0.250 3L/min;高速同心下,柱塞副的最大泄漏流量由0.020 4L/min增大至0.261 1L/min。低速偏心下,增大偏心距1~4μm,减小水黏度,柱塞副的最大泄漏流量由0.017 5L/min增大至0.040 1L/min;高速偏心下,柱塞副的最大泄漏流量由0.021 9L/min增大至0.044 4L/min。因此,减小柱塞转子副的间隙,减小偏心距,增大水的黏度,柱塞副的泄漏流量降低,马达的容积效率提高。     

考虑时变啮合刚度的船用高速斜齿轮动力学特性分析

为了研究时变啮合刚度对船用斜齿轮传动系统动力学特性的影响,以某船用高速斜齿轮副为研究对象,首先建立了考虑时变啮合刚度的斜齿轮弯-扭-轴耦合动力学模型,并采用改进的基于承载接触分析(Loaded Tooth Contact Analysis,LTCA)的时变啮合刚度计算方法,计算并拟合出时变啮合刚度曲线;然后分析了特定时变啮合刚度激励条件下转速升高对系统振动情况的影响,以及9 000 r/min和12 000 r/min时不同时变啮合刚度激励下的系统振动特性。分析结果表明,时变啮合刚度激励下,在非共振区转速变化对系统振动特性的影响不显著。齿轮副平均啮合刚度值增大会使振动幅值减小,但共振转速会发生改变,即系统固有频率会发生改变,另外时变啮合刚度波动幅值增大会使振动加剧但不改变系统固有频率。本文研究可为高速斜齿轮传动的设计和工程应用提供一定的参考依据。     

偏移式同相回转自同步振动机自同步过程

自同步振动和振动同步传动在机械工程上已获得成功应用.提出了一种偏移式同相回转自同步振动系统,根据拉格朗日力学原理推导出了其动力学模型,给出了其机电耦合数学模型,并编制仿真模型.仿真直观显示振动机械实现同步和自同步振动的过渡过程.充分解释了系统从不同步到同步及从一种同步状态过渡到另一种同步状态的过程.揭示了质心偏移式振动系统的自同步振动特性,为同类产品设计提供了理论基础.     

船用齿轮箱多体动力学仿真及声振耦合分析

基于多体系统动力学理论,综合考虑齿轮副时变啮合刚度、齿侧间隙、轴承支撑刚度等内部激励以及螺旋桨外部激励,建立了含传动系统及结构系统的船用齿轮装置多刚体系统动力学模型,计算了齿轮副动态啮合力及轴承支反力;对齿轮箱及支座进行柔性化处理,形成多柔体系统动力学模型,采用模态叠加法计算了箱体表面的动态响应.而后以多体动力学分析所得的轴承支反力频域历程为边界条件,建立了箱体声振强耦合分析模型,预估了齿轮箱表面声压及外声场辐射噪声.结果表明,齿轮副动态啮合力、轴承支反力以及箱体动态响应频域曲线的峰值均出现在齿轮副的啮合频率及其倍频处;仿真所得的箱体振动加速度及外声场辐射噪声与齿轮箱振动噪声试验台架实测结果吻合良好.     

双质体振动筛自同步理论研究

应用改进小参数平均法,得到双质体自同步振动筛两偏心转子的无量纲耦合方程,并得出振动筛系统实现同步的条件和达到同步稳定性运行的条件。通过数值分析,讨论了系统动力学参数对振动筛系统耦合动力学特性的影响。研究结果表明:随着偏心转子质量的增大,同步能力系数先减小后再增大;随着偏心转子质心到系统质心距离的增大,同步能力系数和力传递系数都随之增大;振动频率比、隔振频率比越大,同步能力系数和力传递系数都越小。通过计算机数值仿真和双刚体两机驱动振动同步试验台实验研究,验证了振动筛系统耦合动力学分析结果的正确性。     

桩锤同步振动系统的机电耦合特性及同步控制

控制同步是实现多锤联动的有效方式之一.针对目前存在的两台桩锤控制同步时出现的机电耦合现象,建立了打桩过程中的"锤-桩-土"系统的动力学数学模型,并构建了两桩锤同步振动系统的机电耦合模型,在此基础上进行了数值仿真分析,发现机电耦合的结果是在一定的条件下出现自同步现象.对机电耦合下的同步控制策略与算法进行了研究,确立了"虚拟主令+比例-积分-微分算法(PID)"的控制方式,最后通过试验验证了机电耦合规律的正确性及同步控制策略与算法的有效性,控制同步的精度可以满足工程应用.