磁悬浮轴承刚度阻尼的测试方法研究

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轴承的支承特性直接影响着旋转机械的工作效率、可靠性和寿命,磁悬浮轴承的动态特性对整个磁悬浮转子系统起着极其重要的作用。因此,对磁悬浮支承技术的研究对磁悬浮轴承-转子系统具有重要的理论价值和现实意义。   本文主要对磁悬浮轴承的静态和动态的刚度与阻尼特性进行了理论和试验的研究。   本文首先以磁悬浮轴承-转子系统结构组成和工作原理为基础,说明了磁悬浮轴承支承刚度、阻尼的概念。应用有限元分析软件PATRAN/NASTRAN,对磁悬浮轴承-转子系统进行了有限元建模。针对磁悬浮轴承的静态刚度和阻尼,提出了一种测量磁悬浮轴承支承特性的方法-脉冲激振法。通过对转子施加脉冲激振力使其控制电流和位移发生变化,利用电磁力计算公式计算出电磁力,这里首先对电磁力的计算公式进行了试验验证。以单自由度系统振动理论为基础,结合MATLAB计算程序,分别对转子系统进行了仿真和试验,最终辨识出磁悬浮轴承的静态刚度和阻尼。   针对磁悬浮轴承动态刚度和阻尼的测量问题,本文引进了一种新的测试方法。通过对转子添加不平衡质量产生简谐激振力,测量出转子的响应信号,结合边界积分方程计算出磁悬浮轴承的动态刚度和阻尼系数。以边界元辨识理论为基础,结合PATRAN/NASTRAN有限元软件和MATLAB计算程序,对试验所用转子系统的刚度与阻尼进行了仿真和试验计算,最终测试出了试验台的动态刚度和阻尼特性。
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