时滞动力吸振器抑制扭转系统的振动

    引 言

    轴系在柴油机、螺旋桨等周期性的激振力矩的作用下会产生扭转振动． 轴系的扭转振动会使得轴系零件磨损加剧、噪声剧增，甚至会导致断轴等事故，直接影响内燃机的使用寿命、工作效率和周围环境［1，2］． 因此，抑制轴系的扭转振动也成为工程技术人员迫切需要解决的问题． 抑制扭转振动的方法很多，由于设计简单和实用性强，采用动力吸振器引起工程界和学术界的众多研究者的关注． Mu-neharu 等［3］研究了采用动力吸振器来抑制一个强迫扭转振动系统的振动问题，发现动力吸振器的质量越小，刚度越大对主系统的减振效果越好． Kim等［4］研究了非线性冲击阻尼对带有间隙的扭转振动系统的频率响应特性的影响，研究发现冲击阻尼降低了共振峰值，增强了动力系统的稳定性，减小了准周期和混沌运动的区域． El － Bassiouny 等［5］研究了采用动力吸振器控制非线性强迫扭转振动系统的振动和沌运动的问题． Al － Bedoor 等［6］研究了采用可调动力吸振器来抑制扭转系统的振动问题，研究表明可调动力吸振器可以很好的抑制扭转振动系统设备启动阶段的瞬态振动． Lee 等［7］研究了采用次谐波吸振器来抑制旋转机械的扭转振动问题，当吸振器的固有频率调节到外激振扭矩谐波频率的一半时，能够起到很好的抑制扭转振动系统振动的作用． Chao 等［8］研究了采用多个次谐波吸振器来抑制旋转机械的扭转振动问题，考虑到外激振扭矩谐波频率的变化和不确定性，文章采用了多个次谐波吸振器来抑制系统的扭转振动，具有很好的鲁棒性．

    时滞减振是一种新兴的主动减振技术，美国学者 Olgac［9］最早提出时滞减振技术，在主振动系统中引进一个带有时滞状态反馈的动力吸振器，通过调节动力吸振器的反馈增益系数和时滞量来达到减小主系统振动的目的． Olgac 等经过大量的理论和实验研究取得了时滞减振技术的理论依据和实验结果． 在扭转振动系统方面，Hosek 等［10］研究采用离心摆式的时滞共振器来抑制扭转系统的振动问题，研究结果表明，通过调节反馈增益系数和时滞量可以很好的抑制主振动系统的扭转振动． 作者近年来的研究也证实了时滞减振技术在抑制系统振动方面的优越性． 本文采用时滞动力吸振器来抑制扭转振动系统的振动，通过调节反馈增益系数和时滞量达到抑制主系统扭转振动的目的．

    1 力学模型

    采用动力吸振器来抑制线性强迫扭转振动系统的集中质量模型如图 1 所示．

    图 1 所示振动系统的运动微分方程为: