IMB轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中的動(dòng)力學(xué)特性分析及其方法研究.pdf

1、電磁軸承是一種高性能機(jī)電一體化軸承，它是由磁懸浮技術(shù)發(fā)展而產(chǎn)生的。電磁軸承利用電磁力來(lái)支承運(yùn)動(dòng)部件使其與固定部件脫離接觸而實(shí)現(xiàn)無(wú)機(jī)械接觸的新型高性能軸承。本文在闡述分析了電磁軸承國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r和研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，指出了在推廣應(yīng)用方面存在的不足及問(wèn)題；同時(shí)，依據(jù)磁軸承智能化及在線設(shè)計(jì)方面的構(gòu)思，在轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)分析理論方面做了初步的分析和研究。 本文首先扼要地介紹了磁懸浮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的基本分析方法，以及電磁軸承支承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究的相關(guān)

2、理論基礎(chǔ)。在總結(jié)了前一個(gè)基金項(xiàng)目(主動(dòng)磁軸承支承轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)特性的研究，資助號(hào)：59875054)研究成果以及傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子動(dòng)力計(jì)算方法的基礎(chǔ)上，根據(jù)主動(dòng)電磁軸承(active magnetic bearing，簡(jiǎn)稱(chēng)AMB)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析計(jì)算方面的特點(diǎn)，對(duì)在智能磁力軸承(intelligent magnetic bearing，簡(jiǎn)稱(chēng)IMB)的在線設(shè)計(jì)(online design)過(guò)程中嵌入轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)的分析計(jì)算方法進(jìn)行了分析和研究。論文以有限

3、元方法為手段，以ANSYS軟件為工具，對(duì)磁懸浮支承條件下的轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了分析。 本文結(jié)合電磁軸承剛度阻尼系數(shù)的計(jì)算及其特點(diǎn)，介紹了接近實(shí)際的電磁軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速的分析計(jì)算方法。在UG(Unigraphics)軟件中進(jìn)行轉(zhuǎn)子和電磁軸承的設(shè)計(jì)和建模。在ANSYS中分別針對(duì)簡(jiǎn)單直徑梁，以及設(shè)計(jì)的電磁軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進(jìn)行模態(tài)分析。電磁軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的性態(tài)分為3種情況：各向同性、各向異性系統(tǒng)，并在各向異性系統(tǒng)中考慮了軸向軸承的影響。目的

4、是分析和研究軸向軸承對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)特性的影響。這是本文與前期工作的不同點(diǎn)所在。 本文涉及的分析對(duì)象是一個(gè)透平膨脹機(jī)的轉(zhuǎn)子，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果已經(jīng)得到了驗(yàn)證。本文以此為參照，將其與本文有限元計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行對(duì)照，同時(shí)分析比較，形成一種指導(dǎo)性的理論，為今后的IMB控制系統(tǒng)提供一套可以嵌入的程序或者是第三方軟件。 本論文工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“磁軸承智能化的機(jī)理及關(guān)鍵技術(shù)的研究”(No.50475181)以及上海市重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目(