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《主動磁懸浮軸承系統(tǒng)中自消除間隙保護軸承的研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、中圖分類號：TH113論文編號：102870515-B003學科分類號：080203博士學位論文主動磁懸浮軸承系統(tǒng)中自消除間隙保護軸承的研究研究生姓名俞成濤學科、專業(yè)機械設計及理論研究方向機械結構與動力學指導教師徐龍祥教授南京航空航天大學研究生院機電學院二О一五年六月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofMechanicalandElectricalEngineeringResearchonAuto-eliminatingClearanceAux
2、iliaryBearinginActiveMagneticBearingSystemAThesisinMechanicalDesignandTheoryByYuChengtaoAdvisedbyProf.XuLongxiangSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofDoctorofPhilosophyJune,2015承諾書本人聲明所呈交的學位論文是本人在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特別加以標注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經發(fā)表或撰寫過的研
3、究成果，也不包含為獲得南京航空航天大學或其他教育機構的學位或證書而使用過的材料。本人授權南京航空航天大學可以將學位論文的全部或部分內容編入有關數據庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存、匯編學位論文。（保密的學位論文在解密后適用本承諾書）作者簽名：日期：2015年6月12日南京航空航天大學博士學位論文摘要作為磁懸浮軸承系統(tǒng)中必不可少的組件之一的保護軸承，是磁懸浮軸承失效或過載后保護轉子與定子系統(tǒng)免受損壞的重要屏障。傳統(tǒng)保護軸承在轉子跌落后，轉子會產生劇烈振動，甚至產生渦動，巨大的碰撞力以及渦動離心力使得滾動軸承很容易損壞。針對傳統(tǒng)保護軸
4、承的不足，本文提出了一種可以在轉子跌落后自動消除磁懸浮軸承系統(tǒng)中間隙的保護軸承，介紹了自消除間隙保護軸承的結構及工作原理，并進行了一系列相關研究。首先，建立了轉子有限元模型，計算了轉子兩端未安裝滾動軸承、一端安裝滾動軸承和兩端安裝滾動軸承時轉子的一階、二階彎曲模態(tài)頻率與振型，并進行了相關試驗研究。研究結果表明：在有限元法計算轉子模態(tài)頻率的過程中可以將滾動軸承等效為剛性圓盤；滾動軸承直接安裝到轉子上會降低轉子的固有頻率。其次，對自消除間隙保護軸承的運動學進行研究，分析不同的結構參數對支座的擺動角度大小的影響，并進行了試驗驗證。研究結果表明：連桿位于轉
5、動副1外側的機構相對于連桿位于轉動副1內側的機構，支座能獲得更大的擺動角度；在符合結構尺寸要求以及其他影響因素的條件下，可通過減小轉動副1到轉動副2的距離和轉動副1到機構中心的距離、適當增加轉動副2中的間隙來達到支座消除間隙所需要的擺動角度大小。然后，對間隙消除后支座與滾動軸承系統(tǒng)進行靜力學分析，分析結果表明：支座間隙消除后，支座與外圈接觸點處的法向力臂大小滿足一定的條件時，支座才能夠穩(wěn)定支承滾動軸承外圈；并且分析了支座不同的端面形狀對消除間隙時的擺動角度與法向力臂大小的影響，根據研究結果提出合理的支座端面形狀。最后，對轉子跌落到自消除間隙保護軸承
6、上的動力學響應進行了詳細地研究，分別建立了磁懸浮軸承失效前、后轉子的動力學模型、磁懸浮軸承支承模型、滾動軸承受力模型、外圈—支座碰撞模型、單個支座振動模型以及支座擺動模型；仿真計算了不同參數對磁懸浮軸承失效后各部分動力學響應的影響，并在一個五自由度磁懸浮軸承試驗臺上進行相關跌落試驗研究。研究結果表明：當選取合適的結構參數時，在轉子組件跌落后，自消除間隙保護軸承基本上都能夠在0.03s左右消除滾動軸承外圈與支座之間的間隙，并穩(wěn)定支承轉子繼續(xù)旋轉；在間隙完全消除之前，滾動軸承會受到幾次較大的碰撞，一旦間隙消除后，滾動軸承則只受到轉子的離心力和重力作用，
7、但此時滾動軸承外圈與支座之間則存在較大的彈性變形力；由于自消除間隙保護軸承消除間隙后滾動軸承外圈受到支座較大的擠壓力作用，所以實際情況下應采用中、重系列的滾動軸承，而支座則需要根據具體轉速下的接觸應力大小選取相應的調質鋼或滲碳鋼等進行表面強化處理的材料；為保證自消除間隙保護軸承能夠成功工作，支座端面形狀應使支座消除間隙時與滾動軸承外圈碰撞處的法向力臂盡量??；滾動軸承潤滑情況、滾動軸承外圈與支i主動磁懸浮軸承系統(tǒng)中自消除間隙保護軸承的研究座之間的摩擦系數、轉動副的摩擦系數，也對自消除間隙保護軸承能否成功工作起到至關重要的作用；轉子較大的不平衡量會使得
8、轉子組件跌落后滾動軸承受到的碰撞力顯著增加；支座數量的減少對滾動軸承受到的最大碰撞力無明顯影響，但會增加滾動軸承外圈與支座
