電磁動(dòng)力吸振器—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的研究

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1、摘要在旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，轉(zhuǎn)子質(zhì)量的不平衡是難阻避免的。即使非常小的偏心也會(huì)在高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械中產(chǎn)生很大的離心力，使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生不平衡振動(dòng)，造成機(jī)械的不穩(wěn)定，甚至產(chǎn)生破壞性的后果。在機(jī)械越來越追求高速、高精度的今天，有效控制轉(zhuǎn)子不平衡振動(dòng)便成為我們亟待解決的問題。提出了用電磁動(dòng)力吸振器來控制轉(zhuǎn)子不平衡振動(dòng)的方法。電磁動(dòng)力吸振器不用安裝在軸承的位置，可以兼顧轉(zhuǎn)子的靜、動(dòng)態(tài)特性要求；不隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，激勵(lì)控制方便；應(yīng)用了電磁技術(shù)，具有可控、可調(diào)的特性，可實(shí)現(xiàn)寬頻吸振；并且沒有外傳力或外傳力很小。對電磁動(dòng)力吸振器主動(dòng)控制轉(zhuǎn)子的不平衡振動(dòng)的研究，主要包括以下方面工作：在系統(tǒng)地分析了課題研究的背景及意義、國內(nèi)外研

2、究電磁系統(tǒng)控制轉(zhuǎn)子不平衡振動(dòng)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，給出了電磁動(dòng)力吸振器的結(jié)構(gòu)并闡述了它的工作原理，建立了用于控制轉(zhuǎn)子不平衡振動(dòng)的電磁動(dòng)力吸振器一轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型。分析了轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性。利用MATL姬軟件編制了Prhol傳遞矩陣法和Riccali傳遞矩陣法計(jì)算轉(zhuǎn)子固有頻率的程序，并計(jì)算轉(zhuǎn)子的固有頻率。利用錘擊實(shí)驗(yàn)測量了轉(zhuǎn)子在自由狀態(tài)下的固有頻率，以考核程序的正確性。利用傳遞矩陣法計(jì)算了轉(zhuǎn)子在工作狀態(tài)時(shí)的固有頻率，并驗(yàn)證了建模假設(shè)的難確性。根據(jù)電磁動(dòng)力吸振器的工作原理，并借鑒電機(jī)和電磁軸承的設(shè)計(jì)思路，給出了電磁動(dòng)力吸振器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)步驟，并設(shè)計(jì)了適合于轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的電磁動(dòng)力吸振器結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)中

3、，綜合考慮了電磁參數(shù)和調(diào)諧參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。最后，根據(jù)建立的電磁動(dòng)力吸振器一轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型以及頻率可調(diào)動(dòng)力吸振器的工作原理，推導(dǎo)了電磁動(dòng)力吸振器的等效剛度和等效阻尼的計(jì)算公式。由于電磁動(dòng)力吸振器的等效剛度可以根據(jù)系統(tǒng)的激振頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，所以電磁動(dòng)力吸振器能在寬頻域內(nèi)對轉(zhuǎn)子進(jìn)行振動(dòng)控制。利用MATLAB軟件仿真研究了電磁動(dòng)力吸振器的吸振性能。仿真研究表明，選擇合適的控制器參數(shù)幻的頻率可調(diào)諧式電磁動(dòng)力吸振器，具有寬頻吸振性能。仿真研究了在工作轉(zhuǎn)速處，轉(zhuǎn)子和電磁動(dòng)力吸振器的正弦激勵(lì)響應(yīng)和階躍響應(yīng)，綜合考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性、調(diào)整時(shí)間、超調(diào)量以及轉(zhuǎn)子與動(dòng)力吸振器之間間隙的約束條件，取幻=

4、0．01，轉(zhuǎn)子的不平衡振動(dòng)減小了90％。并且仿真研究了質(zhì)量比、偏磁電流、氣隙寬度及控制器參數(shù)對電磁動(dòng)力吸振器性能的影響。在其他參數(shù)不變的情況下，質(zhì)量比、氣隙寬度越大或偏磁電流越小，電磁動(dòng)力吸振器的吸振性能越好。關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)子；振動(dòng)控制：電磁動(dòng)力吸振器；PD控制11ABSTRACTInrotatingmachine，unbalanceexcitatjOnrotorVibrationisunavoidable．EvenasmalleccentricityofmtOrswillcomeintobeingstrongcentrifIIge，whichmaycausedisastrousresu

5、lts．111therecentyears，howtocontmltherotorVibratiOnefficientlyisoneurgentpmblem，becausehigllerspeedandmoreaccuracymachinesarelargelyneeded．ThemethodofusingmagneticdynamicabsOrbertocontrolrotorvibratiOnispresented．Magneticdynamic百bsorberneednotbeplacedattheplaceofbearings，sobOththestaticfunctions

6、andthedynamicfLlnctionsofmtorsystemcanbeconsidered．ndoesn’trotatewithrotoraIldcanbecontrolledeasily．ItisanelectromagIleticsystem，aIIditcanbecontrolledandadjusted．Themagneticdynamicabsorbercancontroltherotorvibrationinwideftequencyband，andthefbrceactingonotherstructuresisnotexistorverysmall．nere

7、searchonmagIleticdynamicabsorbefcontrollingtherotorvibrationindudestIlefollowingwork：BasedoⅡsystematicanalysisofthebackgroundandsignificanceofth訌research，andthepresentinvestigationsituationofelectromagneticsystemcontmllingfotorunb