間隙控制型電磁動(dòng)力吸振器的研究.pdf

1、旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)問(wèn)題一直是人們關(guān)注的熱點(diǎn)。轉(zhuǎn)子振動(dòng)主要是由轉(zhuǎn)子的不平衡引起的。轉(zhuǎn)子振動(dòng)造成機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)定、旋轉(zhuǎn)精度降低；引起噪聲，甚至是破壞性后果。為了保證轉(zhuǎn)子長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行，需要對(duì)轉(zhuǎn)子振動(dòng)實(shí)施主動(dòng)或被動(dòng)控制。 針對(duì)轉(zhuǎn)子不平衡引起的振動(dòng)控制，已有一些比較成熟的手段，比如采用磁力軸承支承，安裝阻尼器或電磁動(dòng)力吸振器裝置。傳統(tǒng)的電磁動(dòng)力吸振器的剛度由電流控制；電磁動(dòng)力吸振器不用安裝在軸承的位置，可以兼顧轉(zhuǎn)子的靜、動(dòng)態(tài)特性要求；不隨轉(zhuǎn)

2、子轉(zhuǎn)動(dòng)，控制方便；具有剛度和阻尼可控、可調(diào)的特性，能實(shí)現(xiàn)寬頻吸振:外傳力很小甚至沒有外傳力。但是在停電時(shí)，電磁動(dòng)力吸振器會(huì)使轉(zhuǎn)子與吸振器產(chǎn)生碰撞，起不到吸振作用，易發(fā)生安全事故，而且在高轉(zhuǎn)速或吸振頻率很高的情況下，需要的控制電流很大。針對(duì)這種情況，本文提出了用調(diào)整電磁鐵與鐵芯間初始間隙的方法來(lái)控制吸振器的剛度，該方法稱為間隙控制法，同時(shí)也提出了采用間隙控制法的間隙控制型電磁動(dòng)力吸振器。與傳統(tǒng)的電磁動(dòng)力吸振器相比較，間隙控制型電磁動(dòng)力吸振

3、器具備傳統(tǒng)電磁動(dòng)力吸振器的優(yōu)點(diǎn):安裝位置靈活，不會(huì)對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的影響；沒有外傳力，不會(huì)將轉(zhuǎn)子系統(tǒng)傳給動(dòng)力吸振器的力傳到機(jī)座上；具有剛度可控、可調(diào)的特性，可以在較寬頻域內(nèi)吸振。同時(shí)，在相同的吸振頻率處所需要的控制電流小，而在相同的電流變化范圍內(nèi)，吸振頻率范圍寬，即使在停電情況下，也不會(huì)發(fā)生安全事故。 首先，系統(tǒng)地分析了課題研究的背景及意義；在國(guó)內(nèi)外研究電磁系統(tǒng)控制轉(zhuǎn)子不平衡振動(dòng)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，分析了已存在的電磁動(dòng)力吸振器的優(yōu)缺

4、點(diǎn)，提出了調(diào)整電磁動(dòng)力吸振器剛度的間隙控制法和采用該方法的新型電磁動(dòng)力吸振器-間隙控制型電磁動(dòng)力吸振器。間隙控制型電磁動(dòng)力吸振器是一種用于轉(zhuǎn)子振動(dòng)控制的新型吸振器，改變吸振器與轉(zhuǎn)子間的剛度可調(diào)節(jié)吸振器的固有頻率；吸振器與轉(zhuǎn)子之間的剛度由主剛度和附加負(fù)剛度組成，主剛度由機(jī)械彈簧提供，該剛度不可調(diào)，附加負(fù)剛度由電磁力提供，附加負(fù)剛度可調(diào)，對(duì)附加剛度的調(diào)節(jié)是通過(guò)調(diào)節(jié)吸振器與鐵芯之間的初始間隙和線圈電流來(lái)實(shí)現(xiàn)的。具體調(diào)節(jié)方式為:采用間隙控制法對(duì)

5、剛度進(jìn)行粗調(diào)，調(diào)節(jié)范圍寬，再用電流控制法對(duì)剛度進(jìn)行細(xì)調(diào)，調(diào)節(jié)精度高，且所需要的電流小。 其次，詳細(xì)地闡述了間隙控制型電磁動(dòng)力吸振器的工作原理，建立了用于控制轉(zhuǎn)子不平衡振動(dòng)的間隙控制型電磁動(dòng)力吸振器—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型。 再次，根據(jù)間隙控制型電磁動(dòng)力吸振器的工作原理，借鑒磁力軸承的設(shè)計(jì)思路，給出了間隙控制型電磁動(dòng)力吸振器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)步驟，并設(shè)計(jì)了適合于轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的間隙控制型電磁動(dòng)力吸振器結(jié)構(gòu)。 最后，根據(jù)建立的間隙控

6、制型電磁動(dòng)力吸振器—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型以及動(dòng)力吸振器的工作原理，推導(dǎo)了電磁動(dòng)力吸振器的剛度和阻尼的計(jì)算公式，并分析了質(zhì)量比、偏磁電流、線圈匝數(shù)、磁極面積和初始間隙等因素對(duì)電磁動(dòng)力吸振器固有頻率的影響。 研究表明，由于間隙控制型電磁動(dòng)力吸振器的剛度可以根據(jù)系統(tǒng)的激振頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，所以動(dòng)力吸振器能在寬頻域內(nèi)對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行振動(dòng)控制。采用調(diào)整間隙的方式可以調(diào)節(jié)電磁動(dòng)力吸振器與轉(zhuǎn)子間的剛度，且間隙控制型電磁動(dòng)力吸振器的固有頻率調(diào)節(jié)范圍比傳統(tǒng)電