多个磁悬浮轴承转子系统动力学特性研究.pdf

第3期
杋械设计与制造
2015年3月
Machinery Design Manutacture
19
多个磁悬浮轴承转子系统动力学特性研究
刘聪,徐龙祥
(南京航空航天大学机电学院,江苏南京210016)
摘要:多个磁悬浮轴承支承的转子系统,由于支承位置的不对中会造成各个轴承的支承載荷变化。针对某一转子模型,
分析采用不同个数的磁悬浮轴承支承时,各个支承载荷随着支承位置不对中的变化情况,并在三个磁悬浮轴承转子系统
中得到验证。针对转子动力学特性,分析了支承高度不同时,转子固有频率的变化。此外,米用传递矩阵法,分析转子随着
支承个数的增加,其不平衡响应变化情况,并实验对比了采用三支承和两支承时,转子的振幅。三支承较两支承,转子振
幅有所减小。
关键词:磁悬浮轴;不对中;动力学;不平衡响应
中图分类号:TH16;TH113文献标识码:A文章编号:1001-3997(2015)03-0019-05
The Study on the Performance of a Rotor Supported by Multi-magnetic Bearings
LIU Cong, XU Long-xiang
( College of Mechanical and Electrical Engineering, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Jiangsu Nanjing
210016,Chi
Abstract: /t will lead to load ariation due to the misalignment of the bearings in the rotor system supported by multi-magnetic
bearings. The loads of the bearings were analyzed in tor stem suppored by a diferent number of magnetic bearings. And
the result was confirmed in the experiment of the rotor system supported by three magnetic bearings. The change of naturel
frequency was analyzed when the height of the bearing was different in the field of tor dynamic. Besides, the unbalance
responses of the rotor were compared when the number of bearings was different based on the transfer matrix method. In th
experiment, the response amplitude of the rotor was compared supported by tuo and three magnetic bearings. It shows that the
response amplitude of the rotor supported by two magnetic bearings was less than three magnetic bearings
Key Words: Magnetic Bearings; Misalignment; Rotor Dynamic; Unbalance Response
1引言
2多支承标高敏感度矩阵
磁悬浮轴承由于其无接触、无磨损、高速度、高精度、不需要
多支承转子系统在大型汽轮发电机组上比较常见,是一种典
润滑和密封等优点,在高速旋转机械上得到越来越多的应用。型的静不定结构,如图1所示。很小的不对中量或标高偏移都会产
而随着近年来工业的快速发展,当前旋转机械正在向着高速、重生很大的轴承载荷,从而影响整个轴系的稳定性。为了避免转子承
载和细长方向发展。对于细长转子,采用双支承时,在转子自身重受额外的弯矩,使轴系依然呈一条光滑的挠度曲线,各个轴承的中
力作用下,转子可能就会产生比较大的挠度,加上未知不平衡量,心位置沿垂直方向的高度是不同的,这一安装高度称为静态标高。
转子很容易失稳,故需要多个支承以抑制转子振动,提高系统稳
定性。而对多支承磁悬浮轴承转子系统,国内外对此并没有太多
报道。文献将三个主动磁悬浮轴承应用到了直升机尾桨,并用
图1多支承静态标高示意图
磁轴承检测整个系统的稳定性,转子的不平衡等得到很好的抑
Fig. 1 The Height Mark of Multi-bearings
制。但转子材料为较软的柔性复合材料,轴与轴之间采用万向节
标高不同,各个支承所受载荷也将有所变化。对此,很多学
连接,轴承之间的不对中对此影响较小,所以并没有考虑轴承之者开始研究标高变化对轴承载荷的影响,并有了标高敏感度矩
间的不对中。文献在双支承磁悬浮转子系统中加人中间支承,阵。主体上有三弯矩法和传递矩阵法。文献通过传递矩阵法,求
作为三支承进行转子的振动抑制,但中间支承并不提供支承刚得多支承状态下标高敏感度矩阵。但如果改变支承数或支承位置
度,而是作为电磁阻尼器进行转子的振动抑制。
时,需要重新建立轴段之间的传递关系。在文献的基础上,将转
来稿日期:2014-08-2
作者简介:刘聪,(1989-),男,江苏常州人,硕士研究生,主要研究方向:多支承磁悬浮转子系统;
徐龙样,(1959-),男,江西鷹潭人,博士,教授,博土研究生导师,主要研究方向:磁悬浮技术应用以及无轴承电机