弯扭耦合振动

摘要： 针对共腔结构的航空发动机双转子系统单点碰摩和局部碰摩引起的弯扭耦合振动问题,建立了含碰摩力、不平衡力、转速控制力矩的弯扭耦合动力学模型。采用4阶龙格-库塔法进行数值仿真分析,结合时域图、频域图、轴心轨迹图分析了转盘偏心距、碰摩刚度等参数变化以及碰摩类型、转速控制时延等对双转子系统弯扭耦合振动特性的影响。结果表明:偏心距和碰摩刚度的增大,会加剧碰摩,其特征频率的最大幅值分别增大了0.1×10^(-4) m和4×10^(-4) m左右;局部碰摩的振动响应要比单点碰摩的更加剧烈,其特征频率的幅值更大,特征频率的成分也更复杂;转速控制时延会使系统振动不稳定,且延迟时间越长,系统振动越不稳定。在航空发动机设计时应当充分考虑转速控制时延的影响。

摘要： 基于对同时考虑定转子间动、静偏心不平衡磁拉力模型的构建,建立了电磁激励下水电机组碰摩转子-轴承系统弯扭耦合振动非线性动力学方程,采用数值分析方法研究了质量偏心、励磁电流和气隙动静偏心参数变化对系统动态响应的影响,并与仅考虑广义气隙偏心影响下机组碰摩弯扭耦合振动模型进行了对比.结果 表明,随着质量偏心的增大,系统弯扭耦合作用明显增强.动、静偏心的加入显著改变了系统动态特性,周期7及周期10等新的运动特征得以显现.此外,动、静偏心对系统动态响应的表现形式影响存在明显不同.相比于静偏心,以诱发一倍转频电磁激励成分为主的动偏心故障更容易使机组产生较大振动,甚至造成全周碰摩情况发生,需要引起足够的重视.

摘要： 针对水轮发电机组轴系由多振源激励引起的非线性振动问题,本文构建了考虑动、静偏心因素的不平衡磁拉力及非线性密封力联合作用下机组轴系弯扭耦合振动模型,采用数值分析方法对系统动力学特性进行了研究。通过分岔图、轴心轨迹图和频谱图等方法分析了质量偏心、密封间隙对系统振动特性的影响。结果表明,动静偏心的加入对系统动态特性表现形式及振幅均带来了明显改变,系统稳定性在一定程度上得到了提升,新的运动特征周期6得以显现。质量偏心在恶化转子振动的同时会削弱不平衡磁拉力的影响,使振动趋于规则,但过大的质量偏心会导致定转子发生全周碰摩故障,容易引起系统潜在的不稳定。密封间隙的增加可以减少阻尼和摩擦,使系统运动趋于稳定;但过大的密封间隙会增加流体的泄漏,降低水轮发电机组运行效率。

摘要： 转子系统作为旋转机械装备中重要的动力输出装置,当系统发生碰磨故障时会对整个设备运行状态产生影响,为了利用电机定子电流信号来对转子系统碰磨故障进行诊断,在考虑圆盘质量偏心因素的条件下,建立了转子在碰磨状态下的弯扭耦合振动数学模型,基于库伦摩擦力模型对碰磨力进行求解,再利用拉格朗日方程推导建立了转子系统碰磨弯扭耦合运动微分方程.把电磁扭矩作为纽带,利用MATLAB/Simulink软件建立了三相异步电机-转子系统碰磨机电耦合模型并进行仿真实验.对仿真得到的电流信号进行频谱分析,同时分析振动信号和绘制轴心轨迹用来作为对比验证.仿真结果表明:可以通过监测电机的定子电流的特性来对转子系统的碰磨故障进行诊断,这为转子系统动力学研究与故障诊断提供了新的手段,便于对转子系统故障进行预测从而避免严重事故的发生.

摘要： 根据飞行器实际情况,将舱内捷联惯导安装等效为弯扭耦合激励扰动下的Timoshenko梁和阻尼弹簧振子混合系统,分析其激励响应获取惯导随机误差中的有色噪声.将有色噪声作为先验信息,通过微分方程描述并导入惯导误差模型,设计增强的卡尔曼滤波组合导航算法,通过仿真飞行验证了算法的稳定性并与传统卡尔曼滤波组合导航进行了对比分析.

摘要： The roots vacuum pump will cause big vibration problem in the process of working due to the internal incentive and external disturbance.In order to analyze theroots vacuum pump rotorsystem,the lumped mass method was used to establish the roots rotor system dynamics modeling,considering the motor,gear etc.It established vibration differential equation of the pure torsional modeland lateral torsional coupling vibration model of the rotor system respectively by Newton Euler method and considering the effect of gravity.The stability of the rotor system is founded due to the presence of the varying stiffness of the gear mesh. At the same time, the bending vibration and torsional vibration of the rotor are coupleddue to the existence of eccentricity.The research content of itwill provide the basis for the analysis of the systemstability and lateral torsional coupling vibration.%由于内部激励和外部扰动的存在,罗茨真空泵在工作过程中会产生很大的振动问题.为了更好地对罗茨真空泵转子系统进行动力学分析,采用集中质量法,考虑电机、齿轮、罗茨转子等结构的基础上对系统进行动力学建模.采用牛顿欧拉法分别建立了转子系统的纯扭转模型以及偏心弯扭耦合模型的振动微分方程并考虑了重力的影响.研究发现由于齿轮啮合时变刚度的存在,转子系统存在稳定性问题.同时由于偏心的存在,转子的弯曲振动和扭转振动存在相互耦合.研究内容为之后对系统的稳定性分析以及弯扭耦合振动分析奠定了基础.

摘要： 结合动力减振器与干摩擦减振器的工作原理,以研究减振为主要目的,设计了一种新型的阻尼环.以某航空发动机转子实验台为研究对象,基于集中参数法建立了带阻尼环的转子-齿轮传动系统的弯扭耦合动力学模型.采用Runge-Kutta法数值求解系统的振动方程,并分析其在工作频率范围内的动力学响应.在此基础上,进一步分析阻尼环的安装刚度、安装阻尼、摩擦力等参数对系统振动响应的影响规律.计算结果表明:与传统阻尼环相比,新型阻尼环对转子-齿轮传动系统在高频范围内的弯扭耦合振动影响较明显;在一定的范围内增大阻尼环的结构参数,将对系统在高频范围内起到明显的减振效果,包括:转子的弯曲振动和齿轮的扭转振动;阻尼环的结构优化设计对转子-齿轮传动系统的减振效果起到重要的作用.

摘要： Based on the simplified model of asymmetric disc rotor and D'alembert's principle, the nonlinear mathematical model of coupled bending and torsion vibration is established, and then the mutual influence between the bending vibration and torsion vibration is studied through the theoretical derivation and the solving methods of iterative numerical of fourth-order Runge-Kutta. The results show that the bending vibration (or torsion vibration) will produce various frequency of torsion vibration (or bending vibration) if coupled. The coupling vibration amplitude will raise with the increasing of the excitation frequency and eccentricity, the bending vibration has a relatively large coupling influence on torsion vibration.%基于圆盘非对称转子简化模型和达朗贝尔原理，建立了曲轴单拐弯-扭耦合非线性振动数学模型，并利用解析推导法和四阶龙格库塔的迭代数值求解方法研究了弯曲振动和扭转振动间的相互影响规律。研究结果表明，弯曲振动（或扭转振动）会耦合产生多种频率成分的扭转振动（或弯曲振动），耦合振动幅值随着激励频率和偏心距的增加而加大，且弯曲振动对扭转振动的耦合影响相对较大。

摘要： Eccentricity of rotors can induce bending-torsion coupled vibration of shafts. Currently, research of the bending-torsion coupling vibration is focused on the nonlinear characteristics, but seldom on the resonance characteristics of the bending-torsion coupled vibration of the shafts. In the structure design, bending-torsion coupled resonance vibration is sometimes employed to obtain larger amplitude and vibration energy. So, further study on the bending-torsion coupled vibration of rotors according to the resonance characteristics is necessary. In this paper, first of all, a model of an eccentric rotor for bending-torsion coupled vibration analysis was built, and the vibration equation was solved by small parameter method. Then, the condition of coupling resonance of the bending and torsional vibrations was analyzed. Finally, the theoretical analysis was demonstrated by numerical simulation. This work provides an idea and data base for the bending-torsion coupling vibration analysis.%转子存在偏心距时，弯曲振动和扭转振动之间会相互作用产生弯扭耦合振动。目前对弯扭耦合振动的研究主要集中于其非线性特征，针对共振振幅大小和共振影响因素等共振特征的研究却比较少见。在实际的结构设计工作中，有时要利用耦合共振获取更大的振幅和振动能量。所以有必要从共振特征入手，对转子的弯扭耦合振动开展进一步的研究。首先建立偏心转子的弯扭耦合振动模型，使用小参数法对振动方程求解。其次分析扭转振动、弯扭振动产生耦合共振的条件，详细比较各振型共振振幅的大小和各参数对共振振幅的影响。然后以具体的算例，对各参数对弯扭耦合共振振幅大小的影响进行数值模拟，计算各阶共振振幅的大小，给出具有最大共振振幅时的参数条件，验证理论分析，为弯扭耦合振动的研究工作提供思路和依据。

摘要： 通过直接求解单对称均匀薄壁Timoshenko梁单元弯扭耦合振动的运动微分方程，推导了其精确的动态刚度矩阵。在本文研究中考虑了弯扭耦合、翘曲刚度、转动惯量和剪切变形的影响。针对某弯扭耦合的薄壁梁算例，应用本文推导的动态刚度矩阵，采用自动Muller法和结合频率扫描法的二分法求解频率特征方程，计算了该薄壁梁的固有特性，并讨论了翘曲刚度、剪切变形和转动惯量对该弯扭耦合薄壁梁的固有频率和模态形状的影响。数值结果验证了本文方法的精确性和有效性，并指出随着模态阶次的增加，剪切变形、转动惯量和翘曲刚度对薄壁梁的固有特性的影响更加显著。

摘要： 研究了轴向力作用下的二组元无限周期结构铁摩辛柯梁的弯扭耦合振动。基于梁的弯扭耦合振动方程，利用传递矩阵理论，得到轴向力作用下的三组元无限周期结构铁摩辛柯梁的能带结构。经过对比分析，得出铁摩辛柯梁弯扭耦合振动带隙在轴向压力和拉力作用下的变化规律。

摘要： 当轴系的截面质心和剪切中心不一致时,将会产生弯扭耦合振动.轴系轴向受力后,等效扭转刚度和弯曲刚度等参数都会有所改变,因而对轴系弯扭耦合振动特性也将有所变化,从而可能对轴系的安全运行产生影响.本文建立了一个集中参数的当量力学模型,推导了附加了轴向力后轴系的弯曲振动以及弯扭耦合振动的传递矩阵.通过对轴系的弯扭耦合振动特性进行分析计算,得到了一系列关于轴向力对轴系弯扭耦合振动的影响规律,这些规律对旋转轴系的结构设计具有一定的意义.

摘要： 发生机电扰动时，汽轮机驱动转矩与发电机电磁制动转矩之间失去平衡，使汽轮发电机组轴系产生扭振，是大容量柔性轴系面临的主要威胁之一。本文调查了国内外相关研究现状，总结了机网耦合与轴系扭振及弯扭耦合振动的关系，并给出了相关分析模型。

摘要： 针对存在不对中因素的花键联轴器齿轮-转子-轴承系统,考虑齿轮啮合力和花键联轴器啮合力的影响,引入轴承非线性赫兹力,建立齿轮-转子-轴承系统动力学模型,推导了弯扭耦合振动的动力学微分方程.通过进行数值仿真求解,结合随轴承非线性参数变化的分岔图等,研究了啮合频率、滚子数目和轴承游隙等参数对系统振动响应特性的影响规律,为齿轮转子耦合系统参数选择、诊断和安全运行提供了理论依据.

摘要： 把啮合力视为激振力，采用集总质量法，在局部坐标系中建立多级齿轮耦合转子系统各级简单转子的振动方程;在系统总体坐标系中，将各级简单转子的振动方程联立，形成多级齿轮耦合转子系统弯扭耦合振动方程，通过数值求解，获得系统固有频率和动态响应;对某航空发动机传动系统进行了模态和强迫振动特性分析。

摘要： 桥梁断面颤振导数弩扭耦合振动系统辨识法的核心是确定一个线性动力系统的未知参数，其中明确或隐含地认为该线性动力系统的参数独立于系统的特征频率，这与自激力模型的频率相关性相矛盾，因此在理论上存在缺陷，具体表现为由线性动力系统的参数转化颤振导数时频率如何取值是模糊不清的。阐明了颤振导数耦合振动系统辨识法的这一理论缺陷，对其适用性进行了分析，表明这类识别方法和自激力模型相一致的前提是气动导数随折算风速的变化应满足特定的规律，而这一特定规律可以用来对识别结果进行事后检验。进一步，根据Theodorsen理论结果定量分析了此类方法对机翼断面的适用性，分析结论对评价分离较小的外形光顺的箱型桥梁断的识别结果有参考价值。

摘要： 建立了Jeffcott转子碰摩非线性弯扭耦合振动微分方程,通过数值仿真分析了阻尼系数对弯振和扭振特性的影响.结果表明:阻尼系数对转子弯振和扭振特性影响非常明显,随着阻尼系数的减小,转子由周期运动逐渐向拟周期和混沌运动过渡,并出现正向涡动向反向涡动的转变.同时,在不同阻尼系数下,弯振与扭振具有相似的运动变化特征,但相对而言,扭振幅值谱上含有更丰富的频率成分.

摘要： 建立了含凸缘联轴器的两跨转子系统不对中情况的非线性模型，以N个螺钉使两个半凸缘联轴器相连为研究对象，研究了在激励频率：扭转固有频率：弯曲固有频率为1:1:2的组合共振情况，应用平均法得到两个状态变量的平均方程并求取了两个状态变量分岔方程。对分岔方程应用两个状态变量的奇异性理论，得到系统参数和其动态行为的关系。转迁集将参数平面分为五个区域，不同区域两个状态变量响应的拓扑结构各不同。应用四阶Runge-Kutta方法对典则方程进行数值模拟，发现系统在缓慢加速和缓慢减速过程中有两组稳定解，在发生组合共振情况下，系统的弯曲振动和扭转振动的幅值发生大幅变化，在此种情况下，应该考虑弯扭耦合影响的相互作用，该结果对工程实际具有指导意义。

摘要： 建立了含凸缘联轴器的两跨转子系统不对中情况的非线性模型，以N个螺钉使两个半凸缘联轴器相连为研究对象，研究了在激励频率：扭转固有频率：弯曲固有频率为1:1:2的组合共振情况，应用平均法得到两个状态变量的平均方程并求取了两个状态变量分岔方程。对分岔方程应用两个状态变量的奇异性理论，得到系统参数和其动态行为的关系。转迁集将参数平面分为五个区域，不同区域两个状态变量响应的拓扑结构各不同。应用四阶Runge-Kutta方法对典则方程进行数值模拟，发现系统在缓慢加速和缓慢减速过程中有两组稳定解，在发生组合共振情况下，系统的弯曲振动和扭转振动的幅值发生大幅变化，在此种情况下，应该考虑弯扭耦合影响的相互作用，该结果对工程实际具有指导意义。

摘要： 一种由电磁致动器激发的弯扭耦合共振式振动时效装置，该装置的圆盘固定在转轴上，偏心质量块固定在圆盘上；电机的输出轴通过联轴器与转轴一端连接，转轴另一端固定连接在激振机架底面的圆心处，激振力臂的中心与激振机架底面的圆心固定连接，第一电磁致动器和第二电磁致动器分别固定在激振力臂的两端，正电极环和负电极环安装在固定在激振机架的外筒壁上，正电极环和负电极环分别通过导线与第一电磁致动器和第二电磁致动器连接，正电刷和负电刷分别与正电极环和电极环接触。本发明解决了弯扭耦合共振振动时效受制于扭振激励源的问题，通过由电磁致动器激发的弯扭耦合共振来消除高刚度转轴的残余应力，提高了生产的效率、安全性和可靠性。

摘要： 本发明涉及一种凸轮冲击式交变力矩弯扭耦合共振式振动时效方法，由凸轮冲击式交变力矩扭振激励器输出的扭转振动施加到高刚度的旋转转轴上，当转轴的旋转频率等于弯曲固有频率与扭转固有频率之差时，由弯扭耦合共振理论，一个频率等于扭转固有频率的扭振激励可以同时激发起弯曲共振，弯曲共振与扭转共振相互加强，产生足够的动应力来消除高刚度转轴的残余应力。本发明解决了弯扭耦合共振振动时效受制于扭振激励源的问题，通过由凸轮冲击式交变力矩弯扭耦合共振来消除高刚度转轴的残余应力，提高了效率，提高了生产的安全性和可靠性。

摘要： 一种弯扭耦合共振式振动时效装置及其实现方法，所述装置的工作台的定支撑台固定在机座上，定支撑台上安装有定支撑滑动轴承，滑动台安置在滑动导轨上，其上有滑动台支撑轴承，丝杠一端与定支撑台连接，另一端穿过滑动台和机座挡板连接，机座挡板上安装有滑动台调节盘；所述可调速主传动系统的电机安装在机座上，通过电机联轴节与减速机连接，减速机输出端通过主联轴节与万向联轴器连接，万向联轴器另一端与工件夹持装置连接，工件夹持装置锁紧工件；所述偏心质量安装在工件上，增扭装置固定在滑动台上。本发明能有效解决大型高刚度工件难进行振动时效处理的难题。

摘要： 本发明涉及一种凸轮冲击式交变力矩弯扭耦合共振式振动时效方法，由凸轮冲击式交变力矩扭振激励器输出的扭转振动施加到高刚度的旋转转轴上，当转轴的旋转频率等于弯曲固有频率与扭转固有频率之差时，由弯扭耦合共振理论，一个频率等于扭转固有频率的扭振激励可以同时激发起弯曲共振，弯曲共振与扭转共振相互加强，产生足够的动应力来消除高刚度转轴的残余应力。本发明解决了弯扭耦合共振振动时效受制于扭振激励源的问题，通过由凸轮冲击式交变力矩弯扭耦合共振来消除高刚度转轴的残余应力，提高了效率，提高了生产的安全性和可靠性。

摘要： 一种由电磁致动器激发的弯扭耦合共振式振动时效装置，该装置的圆盘固定在转轴上，偏心质量块固定在圆盘上；电机的输出轴通过联轴器与转轴一端连接，转轴另一端固定连接在激振机架底面的圆心处，激振力臂的中心与激振机架底面的圆心固定连接，第一电磁致动器和第二电磁致动器分别固定在激振力臂的两端，正电极环和负电极环安装在固定在激振机架的外筒壁上，正电极环和负电极环分别通过导线与第一电磁致动器和第二电磁致动器连接，正电刷和负电刷分别与正电极环和电极环接触。本发明解决了弯扭耦合共振振动时效受制于扭振激励源的问题，通过由电磁致动器激发的弯扭耦合共振来消除高刚度转轴的残余应力，提高了生产的效率、安全性和可靠性。

摘要： 一种由电磁致动器激发的弯扭耦合共振式振动时效装置，该装置的圆盘固定在转轴上，偏心质量块固定在圆盘上；电机的输出轴通过联轴器与转轴一端连接，转轴另一端固定连接在激振机架底面的圆心处，激振力臂的中心与激振机架底面的圆心固定连接，第一电磁致动器和第二电磁致动器分别固定在激振力臂的两端，正电极环和负电极环安装在固定在激振机架的外筒壁上，正电极环和负电极环分别通过导线与第一电磁致动器和第二电磁致动器连接，正电刷和负电刷分别与正电极环和电极环接触。本实用新型解决了弯扭耦合共振振动时效受制于扭振激励源的问题，通过由电磁致动器激发的弯扭耦合共振来消除高刚度转轴的残余应力，提高了生产的效率、安全性和可靠性。

摘要： 一种凸轮冲击式交变力矩弯扭耦合共振式振动时效装置，由凸轮冲击式交变力矩扭振激励器输出的扭转振动施加到高刚度的旋转转轴上，当转轴的旋转频率等于弯曲固有频率与扭转固有频率之差时，由弯扭耦合共振理论，一个频率等于扭转固有频率的扭振激励可以同时激发起弯曲共振，弯曲共振与扭转共振相互加强，产生足够的动应力来消除高刚度转轴的残余应力。本实用新型解决了弯扭耦合共振振动时效受制于扭振激励源的问题，通过由凸轮冲击式交变力矩弯扭耦合共振来消除高刚度转轴的残余应力，提高了效率，提高了生产的安全性和可靠性。

摘要： 本发明公开了一种双梁弯扭耦合振动模式的压电俘能器，包括：两个结构相同的主梁和一个横梁，第一压电悬臂主梁、第二压电悬臂主梁在水平方向上阵列排布，且两主梁之间间隔一定距离，两压电片分别粘贴在其上，压电悬臂横梁在水平面内垂直两压电主梁放置，压电悬臂横梁两端放置有大小不同的两个质量块。本发明采用双梁结构，并用压电悬臂横梁连接，使得双梁有相同振动输出相位，实现了无损串联，增大了系统输出功率；另一方面，引入带有双质量块的压电悬臂横梁，使得系统进行弯扭耦合振动，二阶模态频率大幅度降低，拓宽了系统俘频范围；改变两压电悬臂主梁的放置方式，来适应不同的振动环境。

摘要： 本发明公开了旋转机械转子动力学技术领域中的一种汽轮发电机组碰摩故障的弯扭耦合振动特性分析方法。该方法将逐步积分法的思想与传统传递矩阵法相结合，对非线性方程组中各量进行增量改造，将非线性微分方程转化为关于振动状态增量的线性微分方程；在对表达式进行增量改造基础上，建立起机组基于Riccati变换的弯扭耦合振动增量传递矩阵表达式，通过代入多次迭代计算的外力和外力矩，即可进行机组碰摩时弯扭耦合振动瞬态动态响应分析。本发明可适用于类似汽轮发电机组这样的复杂转子系统，分析结果更准确；也可用于强非线性系统的求解，拓展了传递矩阵法在非线性领域的应用。

摘要： 本发明公开了一种双梁弯扭耦合振动模式的压电俘能器，包括：两个结构相同的主梁和一个横梁，第一压电悬臂主梁、第二压电悬臂主梁在水平方向上阵列排布，且两主梁之间间隔一定距离，两压电片分别粘贴在其上，压电悬臂横梁在水平面内垂直两压电主梁放置，压电悬臂横梁两端放置有大小不同的两个质量块。本发明采用双梁结构，并用压电悬臂横梁连接，使得双梁有相同振动输出相位，实现了无损串联，增大了系统输出功率；另一方面，引入带有双质量块的压电悬臂横梁，使得系统进行弯扭耦合振动，二阶模态频率大幅度降低，拓宽了系统俘频范围；改变两压电悬臂主梁的放置方式，来适应不同的振动环境。