电磁动力吸振器—转子系统的研究

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1、摘要在旋转机械中，转子质量的不平衡是难阻避免的。即使非常小的偏心也会在高速旋转机械中产生很大的离心力，使转子产生不平衡振动，造成机械的不稳定，甚至产生破坏性的后果。在机械越来越追求高速、高精度的今天，有效控制转子不平衡振动便成为我们亟待解决的问题。提出了用电磁动力吸振器来控制转子不平衡振动的方法。电磁动力吸振器不用安装在轴承的位置，可以兼顾转子的静、动态特性要求；不随转子转动，激励控制方便；应用了电磁技术，具有可控、可调的特性，可实现宽频吸振；并且没有外传力或外传力很小。对电磁动力吸振器主动控制转子的不平衡振动的研究，主要包括以下方面工作：在系统地分析了课题研究的背景及意义、国内外研

2、究电磁系统控制转子不平衡振动现状的基础上，给出了电磁动力吸振器的结构并阐述了它的工作原理，建立了用于控制转子不平衡振动的电磁动力吸振器一转子系统的动力学模型。分析了转子系统的动力学特性。利用MATL姬软件编制了Prhol传递矩阵法和Riccali传递矩阵法计算转子固有频率的程序，并计算转子的固有频率。利用锤击实验测量了转子在自由状态下的固有频率，以考核程序的正确性。利用传递矩阵法计算了转子在工作状态时的固有频率，并验证了建模假设的难确性。根据电磁动力吸振器的工作原理，并借鉴电机和电磁轴承的设计思路，给出了电磁动力吸振器结构的设计步骤，并设计了适合于转子系统的电磁动力吸振器结构。设计中

3、，综合考虑了电磁参数和调谐参数对系统性能的影响。最后，根据建立的电磁动力吸振器一转子系统的动力学模型以及频率可调动力吸振器的工作原理，推导了电磁动力吸振器的等效刚度和等效阻尼的计算公式。由于电磁动力吸振器的等效刚度可以根据系统的激振频率进行调节，所以电磁动力吸振器能在宽频域内对转子进行振动控制。利用MATLAB软件仿真研究了电磁动力吸振器的吸振性能。仿真研究表明，选择合适的控制器参数幻的频率可调谐式电磁动力吸振器，具有宽频吸振性能。仿真研究了在工作转速处，转子和电磁动力吸振器的正弦激励响应和阶跃响应，综合考虑系统的稳定性、调整时间、超调量以及转子与动力吸振器之间间隙的约束条件，取幻=

4、0．01，转子的不平衡振动减小了90％。并且仿真研究了质量比、偏磁电流、气隙宽度及控制器参数对电磁动力吸振器性能的影响。在其他参数不变的情况下，质量比、气隙宽度越大或偏磁电流越小，电磁动力吸振器的吸振性能越好。关键词：转子；振动控制：电磁动力吸振器；PD控制11ABSTRACTInrotatingmachine，unbalanceexcitatjOnrotorVibrationisunavoidable．EvenasmalleccentricityofmtOrswillcomeintobeingstrongcentrifIIge，whichmaycausedisastrousresu

5、lts．111therecentyears，howtocontmltherotorVibratiOnefficientlyisoneurgentpmblem，becausehigllerspeedandmoreaccuracymachinesarelargelyneeded．ThemethodofusingmagneticdynamicabsOrbertocontrolrotorvibratiOnispresented．Magneticdynamic百bsorberneednotbeplacedattheplaceofbearings，sobOththestaticfunctions

6、andthedynamicfLlnctionsofmtorsystemcanbeconsidered．ndoesn’trotatewithrotoraIldcanbecontrolledeasily．ItisanelectromagIleticsystem，aIIditcanbecontrolledandadjusted．Themagneticdynamicabsorbercancontroltherotorvibrationinwideftequencyband，andthefbrceactingonotherstructuresisnotexistorverysmall．nere

7、searchonmagIleticdynamicabsorbefcontrollingtherotorvibrationindudestIlefollowingwork：BasedoⅡsystematicanalysisofthebackgroundandsignificanceofth讧research，andthepresentinvestigationsituationofelectromagneticsystemcontmllingfotorunb