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磁悬浮转子系统动态特性研究

作　者: 吉利
导　师: 王凯
学　校: 西安理工大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 磁悬浮转子刚性支承弹性支承临界转速 ANSYS
分类号: TH133.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

磁悬浮转子技术是一种新型、高科技前沿技术。该类转子具有无摩擦、无磨损、无需润滑、无污染、能耗小以及使用寿命长等优点,适用于多种高速或超高速、真空等特殊环境场合。在众多领域具有广泛的应用前景。磁悬浮转子动态特性是磁轴承支承特性与转子结构特性相互作用的结果,它会直接影响转子的回转精度及稳定性。因此,开展磁悬浮转子支承技术的研究具有重要的意义。本文首先从磁悬浮转子的工作原理及电磁力分析入手,对磁悬浮转子支承刚度、阻尼进行了研究,并推导出其计算公式；建立基于磁轴承的刚性转子和柔性转子振动微分方程。采用传递矩阵法,在许用范围内,通过改变支承刚度值,计算出不同刚度条件下磁悬浮柔性转子的临界转速,得到临界转速随刚度变化的关系曲线。利用ANSYS有限元分析法,通过添加约束建立刚性支承转子有限元模型,再通过添加约束和弹簧单元Combin14,实现了不同刚度值的弹性支承转子有限元建模。通过求解结果,发现当支承刚度值足够高时,弹性支承就相当于刚性支承。还发现在不同的支承刚度条件下求出的弹性支承转子临界转速与传递矩阵法分析的结果都很近似,相对误差最大不超过10%,从而证明了所建立的弹性支承转子有限元模型的准确性。在弹性支承转子的有限元模型中,通过对弹簧单元Combin14进行不同的赋值,可求得任意刚度条件下转子的临界转速。临界转速及其支承刚度可为转子控制系统的参数选取提供重要参考。在实际应用中,可根据磁悬浮转子不同的转速要求,通过人为地调整支承刚度,避免产生共振。本文的研究内容,为磁悬浮转子控制系统的参数选择提供了重要依据,从而便于进一步提高转子回转精度及稳定性。在临界转速与支承刚度的计算中,所建弹性支承的磁悬浮转子有限元模型准确、可靠,具有一定的实用参考价值。

磁悬浮转子系统动态特性研究

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