电磁轴承及控制系统的设计原理及参数选择

电磁轴承是一种典型的机电一体化产品 ,其设计过程的影响因素很多。本文在电磁轴承设计经验的基础上 ,总结了电磁轴承结构设计、功率放大器设计、控制器设计、传感器设计及动力学校核的全过程 ,分析了电磁轴承各设计参数的选择对轴承整体性能的影响。附图 2幅 ,表 2个 ,参考文献 6篇     

基于自适应陷波器的电磁轴承不平衡补偿方法

给出了一种基于陷波器的电磁轴承不平衡补偿的自适应方法。该方法不需要系统的具体模型,通过实测的灵敏度函数求得T矩阵,来保证系统稳定性。利用锁相环路实时跟踪转速,产生与转速同频的正弦信号,在很大的转速范围内进行跟踪补偿。方法简单,易于实现,试验结果表明了该方法的有效性。     

外弹性阻尼支承对滑动轴承转子系统稳定性区域形态的影响

在线性范围内对立式安装滑动轴承转子系统,在有外弹性阻尼支承作用时的稳定性界限和区域形态进行了研究,并分别导出了转子的界限转速及涡动频率的解析表达式。结果表明,外弹性阻尼支承的介入可使立式系统出现３个界限转速,从而形成两上失稳区和两个稳定区。     

弹性箔片动压气体推力轴承承载性能研究

气弹耦合解是准确预测弹性箔片动压气体轴承承载性能的有效方法。通过引入箔片的弹性变形以及联立求解动压气体润滑Reynolds方程和弹性箔片的变形方程,给出了弹性箔片动压气体推力轴承的气弹耦合解。应用气弹耦合解理论,将顶层箔片的局部弹性变形纳入考虑范围,对弹性箔片动压气体推力轴承的承载性能进行了计算和分析。有限元数值仿真结果表明:顶层箔片在气膜压力作用下的局部弹性变形直接导致弹性箔片动压气体推力轴承承载能力的降低;根据轴承瓦块上气膜压力分布的特点合理设计支承拱箔的结构形式,可以减小顶层箔片的局部弹性变形,有效提高轴承的承载能力。得到了一种承载能力较高的弹性箔片动压气体推力轴承支承拱箔结构设计方案。     

椭圆轴承-转子系统非线性运动及稳定性分析

运行中的轴承—转子系统,由于油膜出现气穴,存在破裂区域,此时Reynolds方程的变分形式已不能满足。基于变分约束原理,按照油膜的物理特性,在动力积分、迭代过程中实时形成修正的Reynolds方程变分形式的有限元方程及其扰动方程,在不增加计算量的情况下,同时求得了非线性油膜力及其Jacobian矩阵,并且使其具有相互协调一致的精度。将预估—校正机理和Newton-Raphson方法相结合给出了一种轴承—转子系统Hopf分岔点所对应线性失稳转速及轴承动力学系数的计算方法。将时间尺度引入PNF(Poincare-Newton-Floquetl方法求得了系统Hopf分岔极限环解及其涡动周期,判断了该解的稳定性。基于PNF法及将延续算法和PNF法相结合的轨迹预测追踪算法研究了系统非线性不平衡周期响应,结合Floquet理论分析了非线性轴承—转子系统T周期运动的局部稳定性和分岔行为。运用Lyapunov指数分析了系统响应的混沌现象。数值结果展现了系统响应具有丰富复杂的周期、拟周期、多解共存、跳跃和混沌等非线性现象。     

两极平行充磁环形永磁体磁场解析计算

针对内装不导磁心轴的两极平行充磁环形永磁体,在极坐标系下推导了当它置于定子腔和空气中两种情形下产生的磁场解析计算公式。根据材料和结构特点,将整个求解场域划分为不同的区域,分别用对应的控制函数来表达,通过求解拉普拉斯方程或泊松方程获得各区域的矢量磁位通解,利用边界条件和接口条件求解通解中的相关系数,得到各区域磁场分布的解析模型。以一台内装不导磁心轴的2极24槽平行充磁环形永磁同步电机(RSPMSM)为例,将磁场分布的解析计算结果与有限元计算结果进行对比,验证了解析模型的正确性。基于该解析模型讨论了转子尺寸对径向磁密的影响。利用该解析模型可以在该类永磁同步电机初始设计前期快速且精确地计算开路静磁场,还可以评估该类永磁转子的充磁结果。     

轴承-转子系统模态参数时域识别的研究

轴承－转子系统模态参数时域识别对于回转机械的状态监测与故障诊断具有重要意义。然而，一般时域识别方法通常存在对系统定阶的困难，因此本文提出一种逐步扩阶的ＳＴＤ方法，并在双跨转子实验台上进行了模态参数识别实验，结果表明，该方法较好地解决了对系统定阶的困难，可以取得良好的识别结果     

大型可倾瓦推力轴承弹流润滑问题的域外法解

介绍域外在处理弹流润滑问题是的应用，和边界元不相比，域外不需要对边界单元作繁琐的奇异积分处理，因而编程简捷，计算精确。作为算例，用域外法联立求解雷诺方程和弹性变形方程，计算了大型可倾瓦推力轴承的油膜压力、弹性变表和相应的特性参数。     

周向拉杆转子系统非线性动力行为及稳定性

针对周向拉杆转子轴承系统,将拉杆简化为无质量、受预紧的线性弹簧,得到周向拉杆提供的附加刚度矩阵和附加广义力矩;对具有粗糙表面的长方微元体进行有限元接触分析,得到不同载荷作用下的法向和切向界面接触刚度;计入界面接触刚度和周向预紧拉杆的影响,采用受轴向载荷的Timoshenko梁轴有限单元建立周向拉杆转子轴承系统的非线性动力学模型.基于系统的局部非线性特性进行自由度缩减后,运用结合预估-校正机理的Poincaré-Newton-Floquet方法对滑动轴承支承下周向拉杆转子系统的非线性动力特性进行研究,得到不同转速和质量偏心下系统稳态周期解的稳定性边界和分岔形式.结果表明,系统存在同步周期解、准周期解和倍周期解对应的参数区域,随着转速的增加,当质量偏心较小时,周期解发生准周期分岔,当质量偏心较大时,周期解发生倍周期分岔.考虑界面接触刚度后,系统的分岔失稳转速降低;预紧不均时,系统在更低的不平衡量下发生倍周期分岔.     

重型燃气轮机转子-轴承系统综合试验平台

介绍了我国已建成的重型燃气轮机转子一轴承系统综合试验平台,并对某电厂的燃气轮机联合发电机组的轴系振动进行了现场测试．结果表明：在燃气轮机整个启停过程和在额定转速下运行时,转子轴承系统运行平稳,表明该转子轴承系统设计合理,转子动平衡良好．建成的燃气轮机转子轴承系统综合试验平台为我国重型燃气轮机转子一轴承系统的自主设计和发展提供了试验条件．