基于磁流变阻尼器的密封流体激振半主动控制及铣床和车床的振动主动控制
旋转机械在运行的过程中，会由于各种原因产生振动故障，而振动故障的发生会引起停机、爆炸等事故，严重时造成较大的经济损失以及人员伤亡。因此，研究有效的减振技术，控制此类机械在运行过程中的振动，对生产过程的稳定性和安全性有极大的重要性。本文主要研究了透平机械的密封间隙流体激振及铣床和车床加工过程中的振动控制方法。采用磁流变阻尼器这一新型阻尼器，利用LabVIEW软件编写PID控制程序，实现对密封间隙流体激振的半主动控制;监测铣床和车床实际加工过程中的振动数据，并采用正交实验法研究三个加工参数对机床振动影响的强弱;采用主动阻尼装置（Active Damper Device，简称ADD）对铣床的主轴和车床的刀架进行振动主动控制，并对比施加控制前后铣床主轴和车床刀架的振动峰值和加工工件的表面质量，分析主动阻尼装置对铣床和车床振动的控制效果以及对加工精度的提高作用。 所做主要工作总结如下: (1)使用Dyrobes软件建立转子-密封系统的模型，理论计算该系统的临界转速及振型，对比有无阻尼情况下系统转子的轴心轨迹，从理论上证明施加阻尼可以降低转子-密封系统的振动。在此基础上搭建了振动控制实验台，在合适的位置安装磁流变阻尼器，并结合PID控制方法，对密封间隙流体激振进行半主动控制，得到了良好的控制效果。 (2)搭建铣床振动控制实验台，在27个工况下进行加工实验，监测铣床在加工工件过程中的振动数据，采用正交实验法，设计合适的正交表并选取其中的9组实验，分析主轴转速、横向进给量、纵向加工深度三个加工参数对铣床主轴振动的影响及作用大小。 (3)采用主动阻尼装置对铣床加工过程中主轴的振动进行主动控制，同样在27种工况下进行加工实验，并在加工的前半程不施加控制，在加工的后半程施加控制，对比前、后两个半程的振动数据，分析装置对不同主轴转速、横向进给量、纵向加工深度下的振动控制规律。实验证明，该方法可以对铣床主轴振动起到显著的抑制作用和主动控制效果，振动降幅最高可达28.7％。 (4)进行9组正交实验，测量加工工件的表面粗糙度，对比控制前后的加工精度，分析铣床振动的主动控制方法对加工精度的影响。结果表明，控制铣床主轴的振动，能够降低工件的表面粗糙度，提高精度。 (5)搭建车床振动控制实验台，监测车床在加工工件过程中的振动数据，采用正交实验法，设计合适的正交表并选取9组实验，分析主轴转速、横向进给量、径向加工深度三个加工参数对车床刀架振动的影响及作用大小。 (6)采用主动阻尼装置对车床加工过程中刀架的振动进行主动控制，提高加工精度。对比前、后两个半程的振动数据，分析主动阻尼装置装置不同安装方向下的振动控制规律。对比控制前后刀架的振动加速度值和加工工件表面的粗糙度，分析车床振动和加工精度之间的关系。试验结果表明，主动阻尼装置能够对车床刀架振动进行有效的控制，并且能够降低工件的表面粗糙度，提高加工精度。
透平机械;密封流体激振;磁流变阻尼器;半主动控制;铣床振动;车床振动;主动阻尼装置
北京化工大学
硕士
动力工程及工程热物理
何立东
2018
中文
TB535.1
98
2018-09-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）