間隙控制型電磁動力吸振器的研究.pdf

1、旋轉(zhuǎn)機械的振動問題一直是人們關注的熱點。轉(zhuǎn)子振動主要是由轉(zhuǎn)子的不平衡引起的。轉(zhuǎn)子振動造成機械運轉(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)子長期安全穩(wěn)定運行，需要對轉(zhuǎn)子振動實施主動或被動控制。 針對轉(zhuǎn)子不平衡引起的振動控制，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力吸振器裝置。傳統(tǒng)的電磁動力吸振器的剛度由電流控制；電磁動力吸振器不用安裝在軸承的位置，可以兼顧轉(zhuǎn)子的靜、動態(tài)特性要求；不隨轉(zhuǎn)

2、子轉(zhuǎn)動，控制方便；具有剛度和阻尼可控、可調(diào)的特性，能實現(xiàn)寬頻吸振:外傳力很小甚至沒有外傳力。但是在停電時，電磁動力吸振器會使轉(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控制吸振器的剛度，該方法稱為間隙控制法，同時也提出了采用間隙控制法的間隙控制型電磁動力吸振器。與傳統(tǒng)的電磁動力吸振器相比較，間隙控制型電磁動力吸振

3、器具備傳統(tǒng)電磁動力吸振器的優(yōu)點:安裝位置靈活，不會對機械結構產(chǎn)生較大的影響；沒有外傳力，不會將轉(zhuǎn)子系統(tǒng)傳給動力吸振器的力傳到機座上；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，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；在國內(nèi)外研究電磁系統(tǒng)控制轉(zhuǎn)子不平衡振動現(xiàn)狀的基礎上，分析了已存在的電磁動力吸振器的優(yōu)缺

4、點，提出了調(diào)整電磁動力吸振器剛度的間隙控制法和采用該方法的新型電磁動力吸振器-間隙控制型電磁動力吸振器。間隙控制型電磁動力吸振器是一種用于轉(zhuǎn)子振動控制的新型吸振器，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剛度組成，主剛度由機械彈簧提供，該剛度不可調(diào)，附加負剛度由電磁力提供，附加負剛度可調(diào)，對附加剛度的調(diào)節(jié)是通過調(diào)節(jié)吸振器與鐵芯之間的初始間隙和線圈電流來實現(xiàn)的。具體調(diào)節(jié)方式為:采用間隙控制法對

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

6、制型電磁動力吸振器—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學模型以及動力吸振器的工作原理，推導了電磁動力吸振器的剛度和阻尼的計算公式，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電磁動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力吸振器的剛度可以根據(jù)系統(tǒng)的激振頻率進行調(diào)節(jié)，所以動力吸振器能在寬頻域內(nèi)對轉(zhuǎn)子進行振動控制。采用調(diào)整間隙的方式可以調(diào)節(jié)電磁動力吸振器與轉(zhuǎn)子間的剛度，且間隙控制型電磁動力吸振器的固有頻率調(diào)節(jié)范圍比傳統(tǒng)電