摘要：针对航空发动机在运行过程中不平衡振动过大的问题,采用自动平衡技术进行在线质量补偿,可有效降低其振动水平。目前自动平衡技术主要运用于航空发动机结构、控制算法、工程应用3个方面。基于影响系数法的电磁驱动型自动平衡在美国空军C-130H运输机上得到工程应用,飞行测试4个发动机螺旋处的振动均低于1.27mm/s,降低了94%,因螺旋桨振动导致的压气机处振动降低了75%。研究结果表明:航空发动机自动平衡技术可实现在线持续动平衡,能有效降低发动机及其组件的振动疲劳损伤,降低发动机维护费用,延长维修周期。自动平衡技术在航空发动机领域得到工程应用是一个循序渐进的过程,还需要进一步开展结构设计、控制策略、系统集成等方面的研究工作,并在航空发动机设计阶段就考虑纳入自动平衡结构。

摘要：针对旋转机械不平衡振动故障,搭建基于电磁驱动式自动平衡的不平衡故障模拟试验台,研究电磁驱动式自动平衡装置实现稳定的配重块自锁、配重块驱动原理及设计方法,根据设计条件分析控制极限影响因素,计算自动平衡系统的最大平衡能力、最小平衡能力和平衡精度。依此设计出一套可稳定工作的电磁驱动式自动平衡装置。通过建立不平衡振动故障转子诊断模型,从理论上分析不平衡振动产生机理,提出用轴心轨迹重构法进行不平衡振动辨识,分别采用水平方向、垂直方向和椭圆长轴方向振动矢量作为自动平衡控制输入信号,并在模拟试验台上进行试验验证。结果表明在相同条件下,三种信号输入方式均能实现降振,重构法提出的椭圆长轴矢量的控制相比较传统的单通道水平方向或者垂直方向控制输入,可以使自动平衡后的控制效果更好,降幅为74.84%,同比其他两种方式多下降约5%。

摘要：转子不平衡自愈执行装置因能够实时调整装置内部的质量分布,通过移动配重产生的合成矢量来补偿转子系统内部的不平衡矢量,是一种可实时抑制旋转机械转子系统不平衡振动的有效方案。针对同轴悬臂式双转子系统因质量不平衡所产生的振动故障,介绍一种基于超声电机精稳调控的转子不平衡自愈执行装置,详细阐述该装置的结构组成和基本工作原理;基于同轴悬臂式双转子系统的结构特点,建立双转子-执行装置系统有限元模型进行动力学特性定量分析,针对该系统结构设计的执行装置对原转子系统临界转速的影响在3%以内。最终在转子模拟试验台上完成相关试验,结果表明,转子不平衡自愈执行装置可在3.2 s降低转子不平衡振动53%,验证了该装置的原理可行性和有效性。

摘要：在线主动平衡系统因可实时抑制旋转设备运行过程中的不平衡振动,在高端机床和航空发动机等高端装备领域具有重要应用价值。平衡执行器作为主动平衡系统的终端执行机构,其性能参数决定了平衡系统的整体指标。对已有电磁滑环式平衡执行器的轴向励磁方法进行了改进研究,提出了一种基于径向励磁和永磁-电磁联合驱动方法的新型执行器结构,通过建立有限元模型定量分析了执行器的关键性能参数,并最终通过试验验证了上述结构的可行性和有效性。结果表明,径向励磁结构在整周范围内均可驱动配重盘完成自锁和步进动作,结构设计方案可行,且利用永磁-电磁联合驱动可将驱动电压有效降低12.5%,为该类执行器的工业应用提供了技术支撑。

摘要：为了评估中介轴承对双转子系统的振动耦合作用,从临界转速位置振型变化、临界转速变化、模态振型与稳态不平衡响应的应变能分布变化、中介轴承受力变化等多角度,阐释双转子耦合振动的表现形式和关联关系,提出了相应的评价指标或评估方法,并以典型燃气涡轮发动机双转子系统为对象,进行了分析评估。结果表明,单转子的模态振型可能在双转子模态振型中表现为3种形式,一一对应出现、重复出现或耦合出现,对应的临界转速及应变能分布也会随之产生相应的变化;中介轴承受力在临界转速位置出现峰值,而应变能分布变化最大的转速位置与系统临界转速位置不一致,同时还受不平衡激励位置影响;各单元应变能占比变化量随转速变化曲线可详细分析特定不平衡激励下系统应变能分布变化情况。所提方法可为双转子-中介轴承系统的设计、故障诊断提供参考。

摘要：支承刚度非对称广泛存在于转子支承系统中,然而非对称支承对工程中双转子系统动力特性的复杂影响规律尚不明确。为此,以典型发动机同向转动的双转子支承系统为研究对象,根据该发动机薄壁柔性机匣支承的特点,提出支承非对称系数指标,研究了支承非对称存在与否及其变化对双转子支承系统临界转速、稳态不平衡响应、进动方向及进动轨迹的影响。研究发现:支承非对称的存在会导致与之相关的振型所对应的正进动临界转速增大、反进动临界转速减小;部分支点在反进动临界转速附近出现响应峰值并且伴随着进动平面内振动相位的变化;转子进动更为复杂,同一个转子上正反进动同时出现,转子特定节点的进动轨迹也会随转速产生较为复杂的变化;进一步研究发现,非对称系数的增大会使得出现反进动的转速和位置区域总体增大,但在特定转速或特定位置反进动区域也可能变小;所得规律可为发动机双转子系统复杂支承条件下的动力学设计及特殊振动现象产生原因阐释提供参考。

摘要：气门间隙故障作为应急柴油发电机组(EDG)的典型故障,容易导致性能下降、机械故障等,传统人工拆盖检查气门间隙的方式费时费力。利用Teager能量算子的瞬态振动识别能力,结合振动冲击能量变化规律,提出了一种基于能量算子梯度邻域的振动冲击始点自适应精确提取的EDG气门间隙故障在线诊断方法,该方法的故障识别参考阈值为EDG设计参数。在一台12缸V型柴油机上进行实验验证,结果表明该方法能够有效诊断气门故障,同时具备追踪气门间隙的能力。研究成果为EDG在线监测诊断提供了新途径。

摘要：旋转机械转子在运行过程中受到周期性干扰力的激励,振动频率多与转子转速相关,呈现出同频、整数倍频和分频的特点。针对旋转机械所受的多频激励,将转子振动的各频率成分作为抑制靶点,将电磁作动器作为执行机构,提出一种基于自适应浸入和不变理论的转子多频振动靶向抑制方法。该方法在笛卡尔转换坐标系下对多频激励进行矢量分解,将高阶非线性系统浸入到低阶目标系统,且设计的控制算法使目标系统的像具有不变流形吸引性。设计陷波滤波器,提取振动信号的频率成分,该滤波器可根据实时转速自调整陷波频率,以应对转速波动的影响,满足多转速抑制的需要。建立转子-轴承-电磁作动器系统的有限元模型以及实时控制试验台,仿真和试验结果表明,所提方法可以有效地抑制转子多频振动,且鲁棒性较好。

摘要：为解决现有指针式仪表识别方法依赖于预处理的有效性且泛化能力不足的问题,提出一种基于深度卷积神经网络与虚拟样本结合的识别方法.该方法利用深度卷积神经网络自适应地提取仪表图像关键特征,避免无关信息的干扰;采用先验知识构建指针式仪表虚拟样本生成模型,解决深度卷积神经网络面临的小样本难题.仿真数据、实验数据和现场实际应用结果表明,文中方法是可行有效的,且比传统的指针定位方法识别效果更好,尤其在更换仪表、局部信息缺失等复杂情况下具有很好的鲁棒性.

摘要：针对电磁式自动平衡执行器永磁/电磁混合磁路和结构优化困难、执行器运行平稳性差的复杂问题,采用永磁/电磁相结合的混合励磁结构参数优化方法,探究结构参数对自锁力矩和驱动力矩的影响规律;考虑不同尺寸执行器的结构差异性,提出宽比和厚比两个无量纲参数,利用混合励磁仿真优化永磁体、励磁环结构尺寸,大大提高了自锁及驱动稳定性。基于混合励磁结构参数优化结果搭建了一套自动平衡执行器,试验验证了永磁自锁和电磁驱动仿真结果:自锁力矩测试和仿真结果的误差不高于13.7%,电磁驱动配重盘实现了整圈步进。研究工作为电磁式自动平衡执行器的磁路优化设计提供了技术支撑。