主動磁力軸承支承特性的理論與實驗研究.pdf

1、軸承的本質(zhì)是為轉(zhuǎn)子提供支承，即提供剛度與阻尼，主動磁力軸承也不例外。與傳統(tǒng)軸承不同的是，主動磁力軸承的剛度與阻尼可以在線動態(tài)調(diào)整，這也正是它能夠被廣泛應(yīng)用的主要優(yōu)點之一。然而，主動磁力軸承要實現(xiàn)剛度阻尼的可控可調(diào)并非容易，它涉及到機(jī)械、控制、磁場、電子、測試等多學(xué)科領(lǐng)域知識，是典型的非線性、強(qiáng)耦合系統(tǒng)，多年來其研究無論在理論上還是在實驗中，都沒有取得實踐性的進(jìn)展。隨著主動磁力軸承在工業(yè)、軍事領(lǐng)域越來越廣泛的應(yīng)用，其支承特性的研究與解決顯

2、得愈加迫切。為此，本文嘗試從理論與實驗兩方面入手，研究主動磁力軸承的支承特性。
　　 在對國內(nèi)外同類研究現(xiàn)狀進(jìn)行仔細(xì)分析基礎(chǔ)上，從單自由度磁懸浮小球?qū)嶒炄胧郑芯啃∏蚱鸶‰A段、穩(wěn)定階段、受外力作用階段、穩(wěn)定工作階段四個階段磁懸浮系統(tǒng)的支承特性，從起始位置、起始電流、控制參數(shù)的改變來獲得小球在不同階段的懸浮狀態(tài)，并通過理論對實驗現(xiàn)象與結(jié)果進(jìn)行了論證。
　　 為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)子加載實驗，以磁懸浮盤片為研究對象，分別采用三種控制方法

3、：常規(guī)PID、積分分離式PID、模糊PID，在盤片上直接加載砝碼力與通過B&K振動儀對盤片進(jìn)行正弦激振，獲得盤片穩(wěn)定工作階段的位移；計算不同外力大小、不同頻率下靜剛度、動剛度1與動剛度2。比較不同控制方法下靜剛度不同曲線；改變常規(guī)PID與積分分離式PID控制方法的比例系數(shù)、微分常數(shù)、積分常數(shù)，得不同控制參數(shù)下剛度曲線，分析不同控制參數(shù)對剛度的影響。
　　 從單自由度進(jìn)入兩自由度磁力軸承的支承特性研究，兩自由度徑向磁力軸承存在著轉(zhuǎn)

4、子偏心現(xiàn)象，X與Y軸方向的電磁力產(chǎn)生耦合，通過積分法求解轉(zhuǎn)子偏心時電磁力的計算公式。分析轉(zhuǎn)子偏心距大小與偏心角度對電磁力的影響，推導(dǎo)出交叉剛度的計算公式，并分析影響交叉剛度的因素。
　　 利用彈簧阻尼等效系統(tǒng)的振動理論，建立徑向磁力軸承的振動模型與方程。討論了有阻尼與無阻尼兩種情況下，徑向磁力軸承的自由振動響應(yīng)曲線。分析X與Y軸方向振幅比、頻率比與相位比對振動響應(yīng)曲線的影響，尋找控制參數(shù)與轉(zhuǎn)子運(yùn)動軌跡之間的關(guān)系。求解受到外力干擾