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旋转机械的主动隔振研究
2017-04-18 16:47:55来源: 作者:xdnet
航空航天、船舰、精密仪表等现代高精尖技术的飞速发展,对隔振的要求越来越苛刻,促进了振动控制技术的发展,也使主动隔振技术成为振动隔离研究的重要方向和发展趋势,受到中外学者的普遍重视。近代,高精度高转速或超高转速数控机床等旋转机械的广泛应用,使被动隔振无法满足严格的隔振要求,从客观上要求分享主动控制的技术优势,从而可以突破被动隔振技术的极限,实现机床等一类旋转机械本身的高水平的振动控制。另外,近几年来,由于力学、计算机技术、控制技术以及材料等相关科学的进步,从外部条件上为实现这一类旋转机械的主动控制提供了保证。因此,研究旋转机械的主动隔振系统的传递特性,用主动控制方法实现这类旋转机械的高水平的振动隔离,具有十分重要的意义。用功率流方法来研究机床等旋转机械的主动控制问题,在国内外的文献中还比较少见,并且,主动隔振系统的理论和技术发展还远没有成熟目前,主动隔振研究主要分为两方面:振动在主动隔振系统中的传递机理和各种控制策略的研究。鉴于振动主动控制的研究日益受到重视,建立一种综合考虑被动与主动控制模式两方面因素的,复杂隔振系统的一般动力学模型,是非常有意义的。
机床等一类旋转机械的一般隔振系统模型中,隔振器可以是被动隔振器和主动作动器的并联或串联组合,但是无论何种情况,它们之间都存在比较强的耦合作用。 这里主要研究被动隔振情况下,振动能量的传递情况,因此,这里把作动器的控制力定为零,在实际中起作用的只是一般的橡胶隔振器,即系统为纯被动隔振系统以前的研究表明,对于中低频率的情况,大部分的振动能量都是通过隔振器的轴向来传播的,也就是说,在小于1000 rad/ s 的中低频率以下,通过隔振器轴向传输到基础的功率流占绝对优势的。
由于对机床等一类旋转机械来说,转速比较快,转动的质量比较大,并且机械的各个机构的运动同时进行,运动比较复杂机床的旋转机械等的高速或超高速运转,可以导致严重的高频噪声。 因此,为进一步研究能量流的分布规律,这里考虑机器的三个方向运动的自由度,分析时,考虑沿Z 轴和Y 轴的振动以及绕X 轴的转动。
虽然主动控制能够达到很高的振动控制效果,但是稳定性和可靠性与被动控制相比稍逊,并且装置的实现成本和运行费用较高。因此,在实际中,一般采用主动控制和被动控制相结合的形式。所以,要想研究主动控制就应该首先对被动控制的动力学行为有一个较为透彻的了解,为进一步研究主动隔振系统的功率流传递控制作好理论上的准备。
因此,采用隔振橡胶作为隔振器,对隔离高频的振动和噪声具有很不错的效果,但是对低频振动的隔离效果不明显,在中低频段内,垂向的功率流分量对功率流的传递起主要作用,可以忽略其它的功率流成分;但是,随着振动频率的增加,横向功率流分量和转动功率流分量的作用逐渐加强,尤其是转动功率流分量,在高频域内成为振动能量传递的主要途径。
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