张力弦--永磁变刚度吸振器设计及动力学分析

摘要

旋转机械在国家工业领域中常作为核心设备，如航空发动机、大型空气压缩机、汽轮机等等，其应用范围涉及到国防、民用、商用等领域。对于旋转机械而言，在运行过程中存在的最突出的问题之一，就是其核心部件-转子系统往往存在振动过大的问题，从而产生巨大的噪声、轴承破坏等严重现象。而共振现象对于旋转机械的破坏更为严重，尤其当旋转机械在过共振频率时振幅会急剧增大，如何降低或抑制共振时的振动具有重要意义。吸振器作为一种常见的降低共振振幅的结构，虽然可以减轻共振破坏，但其自身仍然存在诸多缺陷，如使用频率范围较小，不易调整等，这极大地影响了吸振器的实用性能。为解决以上问题，本文提出张力弦-永磁变刚度吸振器结构，这种吸振器提高了吸振器的使用范围，并且可以调节振幅最低点的频率，较好的解决了上述问题。 本文研究的主要研究内容如下 (1)设计了新型的吸振器结构，将张力弦变刚度机构以及永磁变刚度机构同吸振器结构结合，采用正负刚度并联的形式，可以增加吸振器的有效频率使用范围，使得其使用范围变得可以调节; (2)对转子试验台以及吸振器结构进行动力学建模，采用增量谐波平衡法(HB法)进行数值仿真计算，分析了永磁变刚度机构刚度的变化情况，以及张力弦机构刚度变化情况，同时分别对两者单独分析，探究了两者对转子系统响应的影响; (3)通过调整张力弦变刚度机构的结构刚度来实现改变最低振幅位置频率的目的，更有效地降低旋转机械的共振振幅，并且设计了实验台，验证了张力弦—永磁变刚度机构使用的重复性和可行性，分析了其对于转子系统响应的影响情况; (4)对上述结构进行实验验证，实验结果与数值仿真分析结果基本一致，并进行改进，增加了步进电机及丝杠结构，方便调节、提高精度。

目录

论文说明

声明

摘要

第1章绪论

1．1本文研究的目的和意义

1．2国内外研究现状

1．2．1转子系统振动抑制的研究

1．2．2张力弦变刚度研究现状

1．2．3正负刚度并联机构

1．3本文研究的主要内容

第2章张力弦结构及刚度分析

2．1概述

2．2．1张力弦刚度模型

2．2．2张力弦刚度仿真计算

2．3．1张力弦拉伸试验台

2．3．2直径0．5mm张力弦实验结果

2．3．3直径1mm张力弦实验结果

2．3．4直径1．5mm张力弦实验结果

2．3．5结果对比

2．4本章小结

第3章张力弦-永磁变刚度吸振器设计

3．1概述

3．2吸振器结构及模型建立

3．3永磁-张力弦变刚度吸振器

3．3．1永磁变刚度动力吸振器结构和模型

3．3．2永磁变刚度机构仿真计算

3．3．3变刚度吸振器仿真计算

3．4本章小结

第4章吸振器参数影响分析

4．1概述

4．2永磁变刚度机构结构刚度变化对响应影响分析

4．3张力弦外支撑刚度分析

4．4质量变化对系统响应的影响分析

4．5本章小结

第5章张力弦转子吸振器实验

5．1概述

5．2双方向转子吸振器

5．3直径1．5mm张力弦吸振器实验

5．3．1张力弦拉伸机构

5．3．2磁铁间距5mm时的实验结果

5．3．3磁铁间距10mm时的实验结果

5．3．4磁铁间距15mm时的实验结果

5．3．5重复性实验结果验证分析

5．4直径1mm张力弦实验结果分析

5．4．1磁铁间距为5mm时的实验结果

5．4．2磁铁间距为20mm时的实验结果

5．5结果对比

5．6本章小结

第6章结论与展望

6．1结论

6．2展望

参考文献

致谢

附录