带阻尼器磁悬浮系统动态特性研究
发布时间：2022-01-18 21:23
本文在一般五自由度磁悬浮轴承转子系统的基础上增加一磁悬浮阻尼器,研究了带阻尼器磁悬浮轴承转子系统的动态性能。主要研究内容如下:1)论述了系统各环节的设计方法;建立了加阻尼器前后磁悬浮轴承转子系统的数学模型。2)分析磁悬浮阻尼器对系统性能的影响。编写了相关程序,分析了加阻尼器前后磁悬浮轴承转子系统的稳定区域、固有频率及相应的振型、不平衡响应。3)分析了传感器时间常数、功放时间常数和陀螺力矩对系统的稳定区域、固有频率及相应的振型、不平衡响应的影响。4)设计制作了试验台机械装置、传感器、控制器、功率放大器等。5)通过试验模态分析和高速旋转实验分析了加阻尼器前后磁悬浮轴承转子系统的稳定区域、固有频率及相应的振型、不平衡响应;通过对系统在静态下和高速旋转状态下控制参数的稳定区域的实验研究,分析了时间常数和陀螺力矩的影响。
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
磁悬浮轴承转子系统结构图
悬浮轴承和转子。本章简要介绍系统的各个组成部分。2.1 系统的结构系统结构如图 2.1加阻尼器后磁悬浮轴承转子系统结构图 2.1图 2.1 磁悬浮轴承转子系统结构图2.2 系统各环节的设计2.2.1 传感器的选择位移传感器的性能决定系统对转子位置的控制精度,磁悬浮轴承根据传感器检测的位移信号来调整电磁力的大小和作用方向,进而使转子恢复其理想位置。传感器必须满足以下几个性能指标:灵敏度、信躁比和分辨率、稳定性、响应宽带、线性度,可靠性,磁悬浮轴承系统的传感器还必须是非接触式,并且能高精度的测量轴的位移，避免造成系统的不稳定。目前多采用电涡流传感器,其基本原理是利用通电检测线圈的电磁场与被测体内产生的电涡流的电磁场之间的相互作用,引起线圈等效电感和等效电阻的变化,从而把被测量转换为电参数,达到检测的目的。它的最大优点是灵敏度和分辨率高,频率响应好,体积小,可靠性高
图 2.3 径向磁悬浮轴承实物图 图 2.4 推力磁悬浮轴承实物图径向磁悬浮轴承有前后两个，结构形状基本一样。2.2.5 磁悬浮阻尼器的设计磁悬浮轴承在没有外加控制时具有负刚度，系统本质不稳定。选择合适的控制策略与控制参数，使轴承具有合适的刚度与阻尼以支承转子并使系统具有较好的动态性能，这就是所有相关公开文献所研究的主动磁悬浮轴承。为抑制细长转子在高速运行时的弯曲模态振动，可考虑在两个径向磁悬浮轴承的基础上增加磁悬浮阻尼装置。该阻尼装置不能有支承刚度，以避免对低转速下转子的刚体模态振动产生超静定约束。为了实现这样的装置，可在合适位置增加一个径向磁悬浮轴承，并对该轴承施加合适的控制参数，使控制所产生的正刚度与轴承本身所具有的负刚度抵消，则附加磁悬浮轴承的支承刚度等于或接近于零，而成为磁悬浮阻尼器。2.2.6 转子的设计转子结构简图如图 2.5。转子总长 828mm，转子铁芯外径 39.7mm，转子铁
【参考文献】：
期刊论文
[1]电磁轴承支承转子系统的运动稳定性[J]. 吴园,吕延军,罗凯. 西安石油大学学报(自然科学版). 2006(04)
[2]高速柔性转子动力特性分析与试验研究[J]. 邬国凡,陈国智,涂孟罴. 航空动力学报. 2006(03)
[3]磁浮轴承转子系统的稳定性研究[J]. 何钦象,赵天锋,曹升虎,周银锋. 西安理工大学学报. 2005(02)
[4]电磁轴承支承的柔性转子在轴承失效后坠落过程中的瞬态响应[J]. 祝长生. 航空学报. 2005(03)
[5]主动电磁轴承转子系统振动模态的分析研究[J]. 周朝暾,汪希平,严慧艳. 机械科学与技术. 2004(10)
[6]电磁轴承系统刚度与阻尼特性的研究[J]. 王彤宇. 长春理工大学学报. 2004(03)
[7]磁悬浮轴承转子系统动态特性的实验研究[J]. 谢振宇,徐龙祥,李迎,丘大谋,虞烈. 航空动力学报. 2004(01)
[8]磁轴承柔性转子系统动力特性建模与优化仿真[J]. 孙首群,虞烈. 系统仿真学报. 2003(03)
[9]主动磁轴承转子系统动力学特性的研究[J]. 汪希平,朱礼进,于良,王文,王小静,张直明,万金贵. 机械工程学报. 2001(11)
[10]电流响应速度及力响应速度对磁轴承系统性能的影响[J]. 张德魁,赵雷,赵鸿宾. 清华大学学报(自然科学版). 2001(06)
博士论文
[1]磁力轴承支承的转子动态特性研究[D]. 吴华春.武汉理工大学 2005
[2]用于高速旋转机械的电磁辅助支承的研究[D]. 李慧敏.浙江大学 2004
硕士论文
[1]磁悬浮转子系统动态特性研究[D]. 赵鹏.武汉理工大学 2005
[2]磁浮轴承—转子系统动态特性研究[D]. 刘颖.西安理工大学 2003
本文编号：3595615
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
磁悬浮轴承转子系统结构图
悬浮轴承和转子。本章简要介绍系统的各个组成部分。2.1 系统的结构系统结构如图 2.1加阻尼器后磁悬浮轴承转子系统结构图 2.1图 2.1 磁悬浮轴承转子系统结构图2.2 系统各环节的设计2.2.1 传感器的选择位移传感器的性能决定系统对转子位置的控制精度,磁悬浮轴承根据传感器检测的位移信号来调整电磁力的大小和作用方向,进而使转子恢复其理想位置。传感器必须满足以下几个性能指标:灵敏度、信躁比和分辨率、稳定性、响应宽带、线性度,可靠性,磁悬浮轴承系统的传感器还必须是非接触式,并且能高精度的测量轴的位移，避免造成系统的不稳定。目前多采用电涡流传感器,其基本原理是利用通电检测线圈的电磁场与被测体内产生的电涡流的电磁场之间的相互作用,引起线圈等效电感和等效电阻的变化,从而把被测量转换为电参数,达到检测的目的。它的最大优点是灵敏度和分辨率高,频率响应好,体积小,可靠性高
图 2.3 径向磁悬浮轴承实物图 图 2.4 推力磁悬浮轴承实物图径向磁悬浮轴承有前后两个，结构形状基本一样。2.2.5 磁悬浮阻尼器的设计磁悬浮轴承在没有外加控制时具有负刚度，系统本质不稳定。选择合适的控制策略与控制参数，使轴承具有合适的刚度与阻尼以支承转子并使系统具有较好的动态性能，这就是所有相关公开文献所研究的主动磁悬浮轴承。为抑制细长转子在高速运行时的弯曲模态振动，可考虑在两个径向磁悬浮轴承的基础上增加磁悬浮阻尼装置。该阻尼装置不能有支承刚度，以避免对低转速下转子的刚体模态振动产生超静定约束。为了实现这样的装置，可在合适位置增加一个径向磁悬浮轴承，并对该轴承施加合适的控制参数，使控制所产生的正刚度与轴承本身所具有的负刚度抵消，则附加磁悬浮轴承的支承刚度等于或接近于零，而成为磁悬浮阻尼器。2.2.6 转子的设计转子结构简图如图 2.5。转子总长 828mm，转子铁芯外径 39.7mm，转子铁
【参考文献】：
期刊论文
[1]电磁轴承支承转子系统的运动稳定性[J]. 吴园,吕延军,罗凯. 西安石油大学学报(自然科学版). 2006(04)
[2]高速柔性转子动力特性分析与试验研究[J]. 邬国凡,陈国智,涂孟罴. 航空动力学报. 2006(03)
[3]磁浮轴承转子系统的稳定性研究[J]. 何钦象,赵天锋,曹升虎,周银锋. 西安理工大学学报. 2005(02)
[4]电磁轴承支承的柔性转子在轴承失效后坠落过程中的瞬态响应[J]. 祝长生. 航空学报. 2005(03)
[5]主动电磁轴承转子系统振动模态的分析研究[J]. 周朝暾,汪希平,严慧艳. 机械科学与技术. 2004(10)
[6]电磁轴承系统刚度与阻尼特性的研究[J]. 王彤宇. 长春理工大学学报. 2004(03)
[7]磁悬浮轴承转子系统动态特性的实验研究[J]. 谢振宇,徐龙祥,李迎,丘大谋,虞烈. 航空动力学报. 2004(01)
[8]磁轴承柔性转子系统动力特性建模与优化仿真[J]. 孙首群,虞烈. 系统仿真学报. 2003(03)
[9]主动磁轴承转子系统动力学特性的研究[J]. 汪希平,朱礼进,于良,王文,王小静,张直明,万金贵. 机械工程学报. 2001(11)
[10]电流响应速度及力响应速度对磁轴承系统性能的影响[J]. 张德魁,赵雷,赵鸿宾. 清华大学学报(自然科学版). 2001(06)
博士论文
[1]磁力轴承支承的转子动态特性研究[D]. 吴华春.武汉理工大学 2005
[2]用于高速旋转机械的电磁辅助支承的研究[D]. 李慧敏.浙江大学 2004
硕士论文
[1]磁悬浮转子系统动态特性研究[D]. 赵鹏.武汉理工大学 2005
[2]磁浮轴承—转子系统动态特性研究[D]. 刘颖.西安理工大学 2003
本文编号：3595615
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