球式自动平衡装置在倍频激励下的动态特性研究

论文摘要

回转机械是应用很广泛的一类机械。由于设备质量缺陷、维护不当,会引起回转机械的各类故障,振动是其主要表现形式。振动过大会影响旋转机械的稳定运行,甚至会引起设备破坏,造成重大的经济损失,有时会威胁到生产人员的人身安全。解决这一问题有效的办法就是对转子进行高精度的平衡。以往,几乎都是采用静平衡的方法。但是,这种方法工作量大,效率低,技巧性强。为了避免上述缺点,对于在过临界转速下工作的回转机械,人们开始采用被动式自动平衡装置进行动平衡。球式自动平衡装置就是其中一种。目前,无论是国内还是国外,对球式自动平衡装置的相关研究都只考虑了滚球对偏心质量引起振动的平衡作用。由偏心质量产生的惯性力是基频激励,实际上很多时候倍频激励也是引起机械振动的主要原因。因此,研究球式自动平衡装置在倍频激励下的动态特性有很重要的意义。本文针对研究球式自动平衡装置在倍频激励下的动态特性进行了理论、仿真和实验研究。本文的主要研究内容如下：1.分析了倍频激励产生的原因和相应的振动特征,并对滚球转子进行了动力学分析。根据现有实验装置,应用拉格朗日方程推导了内装两个球的双自由度球式自动平衡装置在倍频激励作用下的数学模型。2.基于Matlab软件,应用Runge-Kutta算法对在倍频激励下内装两球的双自由度球式自动平衡装置进行了参数化计算机仿真,分析了其动态特性。3.设计和构建了相应的实验台,配置了相应的振动信号测试系统。通过实验和仿真的对比,验证了双球双自由度球式自动平衡装置在倍频激励作用下的动态特性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 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 国内外相关研究动态
• 1.2.1 国外相关研究动态
• 1.2.2 国内相关研究动态
• 1.2.3 自动平衡技术的应用现状
• 1.2.4 自动平衡的研究方向
• 1.3 本文研究内容
• 1.3.1 本文研究的主要内容
• 1.3.2 采取的研究方法
• 1.3.3 结构安排
• 1.4 本章小结
• 第二章 球式自动平衡装置在倍频激励下的结构与数学模型分析
• 2.1 产生倍频激励的主要原因分析和振动特性
• 2.1.1 基频激励
• 2.1.2 二倍频激励
• 2.1.3 其他高次倍频激励
• 2.1.4 半倍频激励
• 2.1.5 其他分数倍频激励
• 2.2 球式自动平衡装置在倍频激励下的结构模型与动力学分析
• 2.2.1 在倍频激励下的结构模型
• 2.2.2 在倍频激励下的动力学分析
• 2.3 本章小结
• 第三章 球式自动平衡装置在倍频激励下的计算机仿真
• 3.1 MATLAB简介
• 3.2 数值计算原理
• 3.3 计算流程
• 3.4 实验装置的结构参数
• 3.5 仿真结果
• 3.5.1 仅在偏心质量激励下的仿真结果
• 3.5.2 仅在倍频（除基频）激振力作用下的仿真结果
• 3.5.3 在偏心质量和倍频（除基频）激振力共同作用下的仿真结果
• 3.5.4 在单向基频激振力作用下球式自动平衡装置的运行机理
• 3.6 本章小结
• 第四章 实验装置与结果分析
• 4.1 实验的总体方案
• 4.2 激振系统
• 4.2.1 TS1212B低频扫频功率信号源
• 4.2.2 JZT-2激振器
• 4.3 振动测试与分析系统
• 4.3.1 硬件系统
• 4.3.2 软件系统
• 4.4 实验装置的相关参数
• 4.5 实验结果
• 4.5.1 仅在偏心质量作用下的实验结果
• 4.5.2 仅在倍频（除基频）激振力作用下的实验结果
• 4.5.3 在偏心质量和倍频（除基频）激振力共同作用下的实验结果
• 4.6 本章小结
• 第五章 总结和展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果