摆锤式自动平衡装置动态特性的研究

摘要

回转机械的振动问题一直是机械行业的重要课题，随着现代回转机械转子转速的不断提高，作为直接影响回转机械工作效率和可靠性的振动问题越来越突出。特别对于高速回转机械来说，振动更是一个不可忽视的问题。
　　 消除由转子不平衡引起振动的方法有多种，按控制类型可分为主动平衡技术和被动平衡技术。摆锤式自动平衡装置是被动平衡装置中的一种，本文将通过理论分析和实验研究来研究摆锤式自动平衡装置的动态特性。
　　 本文的主要研究工作如下:
　　 1、简述了不平衡转子的振动特点，解释了摆锤式自动平衡装置的“自同期”现象，应用拉格朗日方程推导了摆锤式自动平衡装置的运动微分方程，并建立了实验装置的数学模型。
　　 2、基于MATLAB进行了计算机仿真，应用Runge-Kutta算法对实验装置的数学模型进行了数值解析。通过参数化的仿真方法分析了各种参数（转速，摆锤个数、长度、质量及安装位置、滚动摩擦系数和粘性阻尼系数）和摆锤式自动平衡装置动态特性之间的关系。
　　 3、构建了摆锤式自动平衡装置实验台，分析了实验台的结构特点。配置了相应的振动信号测试系统，基于LabVIEW编写了信号采集程序和信号处理程序。针对各种摆锤参数（数量、长度、质量和安装位置）做了相应的实验。用数码相机对摆锤的稳定停留位置进行了图像采集，以验证“自同期”现象。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题来源与研究意义

1．1．1 课题来源

1．1．2．研究意义

1．2 国内外相关研究现状

1．3 关于机械系统动力学

1．3．1 机械系统的力学模型

1．3．2 建立机械系统的动力学方程的原理和方法

1．3．3 动力学方程的求解方法

1．3．4 机械动力学实验研究

1．4 本文内容与研究思路

1．4．1 本文内容

1．4．2 研究思路

1．5 本章小结

第二章 摆锤式自动平衡装置的结构与数学模型

2．1 不平衡转子的动态特性分析

2．2 摆锤式自动平衡装置的结构及自同期现象

2．2．1 摆锤式自动平衡装置的结构

2．2．2 摆锤式自动平衡装置的自同期现象

2．3 摆锤式自动平衡装置的数学模型

2．4 实验台的数学模型

2．5 本章小结

第三章 摆锤式自动平衡装置的仿真研究

3．1 仿真方法与计算流程

3．1．1 数值计算方法

3．1．2 数学模型的降阶与计算流程

3．2 实验台的结构参数

3．3 实验台相位滞后角的计算

3．4 仿真过程及结果分析

3．4．1 转子转速

3．4．2 偏心质量相关参数

3．4．3 摆锤相关参数

3．4．4 摆锤稳定性分析

3．4．5 轻质转子情况下装置减振性能的研究

3．5 本章小结

第四章 摆锤式自动平衡装置的实验研究

4．1 实验目的与内容

4．2 实验台介绍

4．3 测试系统

4．3．1 硬件系统介绍

4．3．2 软件系统介绍

4．4 实验结果与分析

4．4．1 实验台的自同期现象

4．4．2 摆锤相关参数的实验研究

4．5 本章小结

第五章 总结与展望

5．1．全文总结

5．2 本文创新点

5．3 不足与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间主要研究成果