【摘 要】
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轴承作为现代机械中的核心零部件之一,其性能的优越性直接决定着机械设备的性能。随着现代科技的进步和工业的发展,特别是航空航天的和精密仪器等领域发展,对机械的性能的要求也越来越高,因此也对轴承的承载能力、稳定性和精密度提出了更高的要求。因此,提出并开展了一种具有自感知功能的磁流体轴承的研究,其可以在提高轴承承载能力的同时,还可以极大的提高工作时的稳定性,其还具有响应速度快的特点。自感知磁流体轴承主要是
【基金项目】
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上海市科委生物医药科技支撑专项项目(20s31905500); 上海市科委地方高校能力建设项目(20090503000):具有自感知功能的可控磁流体轴承及其产业化研究; 国家自然科学基金(51675345):微纳米磁流变阻尼假肢膝关节的机理及其性能研究;
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轴承作为现代机械中的核心零部件之一,其性能的优越性直接决定着机械设备的性能。随着现代科技的进步和工业的发展,特别是航空航天的和精密仪器等领域发展,对机械的性能的要求也越来越高,因此也对轴承的承载能力、稳定性和精密度提出了更高的要求。因此,提出并开展了一种具有自感知功能的磁流体轴承的研究,其可以在提高轴承承载能力的同时,还可以极大的提高工作时的稳定性,其还具有响应速度快的特点。自感知磁流体轴承主要是利用:磁流体在外加磁场作用下特有的粘度特性和阻尼特性,以及响应速度快的特点,搭建闭环反馈控制系统,最终实现自感知磁流体轴承的主动减振控制。依据磁流体和磁场的相关理论,对自感知磁流体轴承进行了结构设计和磁路设计;为验证设计的合理性与有效性,进行了磁场的有限元分析。为实现自感知磁流体轴承的主动减振功能,设计了一个PID闭环反馈控制系统,使其可以在不同工作状态下自动调节阻尼的大小,从而达到最优减振效果;为验证闭环反馈控制系统的合理性,利用MATLAB/simulink搭建了磁流体轴承闭环控制系统的仿真模型,在仿真模型中施加相同的激励信号,对施加PID控制与未施加控制所得到的数据进行对比分析。对自感知磁流体轴承进行了样机测试,对其工作时的磁感应强度进行了实验测量。利用磁流体轴承、场效应管(FET)、Arduino UNO R3主控板、电涡流位移传感器、Arduino IDE和Lab VIEW软件等,搭建自感知磁流体轴承闭环反馈控制系统实验平台;通过对实验所得到的转子轴心轨迹的对比分析,验证了PID闭环控制系统的有效性。本论文的研究证明了该自感知磁流体轴承相较于传统的减振轴承,具有明显的阻尼可控以及优质的稳定性能,为自感知磁流体轴承后续的研究提供了理论和实验依据。
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