【摘 要】
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电磁轴承是一种高性能机电一体化轴承,它是由磁悬浮技术发展而产生的。电磁轴承利用电磁力来支承运动部件使其与固定部件脱离接触而实现无机械接触的新型高性能轴承。本文在阐
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电磁轴承是一种高性能机电一体化轴承,它是由磁悬浮技术发展而产生的。电磁轴承利用电磁力来支承运动部件使其与固定部件脱离接触而实现无机械接触的新型高性能轴承。本文在阐述分析了电磁轴承国内外发展状况和研究现状的基础上,指出了在推广应用方面存在的不足及问题;同时,依据磁轴承智能化及在线设计方面的构思,在转子动力学分析理论方面做了初步的分析和研究。
本文首先扼要地介绍了磁悬浮转子系统的基本分析方法,以及电磁轴承支承转子系统动力学研究的相关理论基础。在总结了前一个基金项目(主动磁轴承支承转子动力学特性的研究,资助号:59875054)研究成果以及传统转子动力计算方法的基础上,根据主动电磁轴承(active magnetic bearing,简称AMB)转子系统动力学分析计算方面的特点,对在智能磁力轴承(intelligent magnetic bearing,简称IMB)的在线设计(online design)过程中嵌入转子动力学的分析计算方法进行了分析和研究。论文以有限元方法为手段,以ANSYS软件为工具,对磁悬浮支承条件下的转子动力学进行了分析。
本文结合电磁轴承刚度阻尼系数的计算及其特点,介绍了接近实际的电磁轴承转子系统的临界转速的分析计算方法。在UG(Unigraphics)软件中进行转子和电磁轴承的设计和建模。在ANSYS中分别针对简单直径梁,以及设计的电磁轴承转子系统进行模态分析。电磁轴承转子系统的性态分为3种情况:各向同性、各向异性系统,并在各向异性系统中考虑了轴向轴承的影响。目的是分析和研究轴向轴承对转子系统动特性的影响。这是本文与前期工作的不同点所在。
本文涉及的分析对象是一个透平膨胀机的转子,其实验结果已经得到了验证。本文以此为参照,将其与本文有限元计算的结果进行对照,同时分析比较,形成一种指导性的理论,为今后的IMB控制系统提供一套可以嵌入的程序或者是第三方软件。
本论文工作得到国家自然科学基金项目“磁轴承智能化的机理及关键技术的研究”(No.50475181)以及上海市重点学科建设项目(No.Y0102)的联合资助。在此表示感谢!
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