主動(dòng)磁力軸承支承特性的理論與實(shí)驗(yàn)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(dòng)磁力軸承也不例外。與傳統(tǒng)軸承不同的是，主動(dòng)磁力軸承的剛度與阻尼可以在線動(dòng)態(tài)調(diào)整，這也正是它能夠被廣泛應(yīng)用的主要優(yōu)點(diǎn)之一。然而，主動(dòng)磁力軸承要實(shí)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(chǎng)、電子、測(cè)試等多學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)，是典型的非線性、強(qiáng)耦合系統(tǒng)，多年來(lái)其研究無(wú)論在理論上還是在實(shí)驗(yàn)中，都沒(méi)有取得實(shí)踐性的進(jìn)展。隨著主動(dòng)磁力軸承在工業(yè)、軍事領(lǐng)域越來(lái)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(shí)驗(yàn)兩方面入手，研究主動(dòng)磁力軸承的支承特性。
　　 在對(duì)國(guó)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?yàn)入手，研究小球起浮階段、穩(wěn)定階段、受外力作用階段、穩(wěn)定工作階段四個(gè)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(lái)獲得小球在不同階段的懸浮狀態(tài)，并通過(guò)理論對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)果進(jìn)行了論證。
　　 為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子加載實(shí)驗(yàn)，以磁懸浮盤(pán)片為研究對(duì)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(pán)片上直接加載砝碼力與通過(guò)B&K振動(dòng)儀對(duì)盤(pán)片進(jìn)行正弦激振，獲得盤(pán)片穩(wěn)定工作階段的位移；計(jì)算不同外力大小、不同頻率下靜剛度、動(dòng)剛度1與動(dòng)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(duì)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(guò)積分法求解轉(zhuǎn)子偏心時(shí)電磁力的計(jì)算公式。分析轉(zhuǎn)子偏心距大小與偏心角度對(duì)電磁力的影響，推導(dǎo)出交叉剛度的計(jì)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(dòng)理論，建立徑向磁力軸承的振動(dòng)模型與方程。討論了有阻尼與無(wú)阻尼兩種情況下，徑向磁力軸承的自由振動(dòng)響應(yīng)曲線。分析X與Y軸方向振幅比、頻率比與相位比對(duì)振動(dòng)響應(yīng)曲線的影響，尋找控制參數(shù)與轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)軌跡之間的關(guān)系。求解受到外力干擾