基于有限元的磁悬浮轴承支承转子的模态分析研究

以磁悬浮轴承支承转子系统的组成及工作原理为基础,运用有限元ANSYS11建立磁悬浮轴承支承的转子的三维模型,通过模态分析模块分析该转子的前三阶固有频率和振型,并与实验模态分析作比较,仿真结果与实验结果确一定的误差,但误差不大,最大误差是6．9％,最小误差是1．03％,给进一步分析该转子的动态特性提供了基本正确的确限元模型。     

离心式磁悬浮血泵用混合磁悬浮支承设计与仿真

摩擦和磨损会导致离心式血泵机械轴承的寿命短、发热量大,易引起血栓和溶血,针对此,提出了一种离心式血泵用混合磁悬浮支承结构。采用数值计算法对血泵用磁悬浮支承进行了磁场分布数值模拟,设计了基于边缘效应的磁悬浮支承结构实验原型样机,搭建了控制系统,并以实验验证了该结构静态悬浮的可行性。研究结果为离心式磁悬浮血泵的结构设计和溶血问题的改善提供了重要依据。     

磁悬浮支承振动半主动控制设计与仿真

利用DSP作为控制算法的核心器件,搭建了半主动减振系统,并将其应用于双层隔振系统中。通过调节PID控制器参数,改变电磁力从而获得系统的最佳刚度和阻尼。针对磁悬浮支承双层隔振系统的非线性和工作过程的复杂性,利用Simulink在非线性控制系统领域的仿真优势,建立磁悬浮支承的数学模型,将模糊控制、神经元控制分别和PID控制相结合进行仿真对比,仿真实验表明,神经元PID控制的动态性能和稳定性最佳,为磁悬浮浮筏隔振系统进行变刚度变阻尼控制提供可遵循的依据。     

基于弹性支承的磁悬浮轴承转子系统振动控制

为寻找抑制磁悬浮轴承转子系统振动的有效方法,基于有限元分析软件ANSYS对转子系统附加外弹性支承前后的动态特性进行仿真对比分析,同时搭建磁悬浮轴承转子试验台进行试验验证。仿真及试验均表明,通过引入合适的外弹性支承结构,可以有效抑制系统振幅。     

支承磁悬浮轴承的磁流变液阻尼器磁场仿真

对磁流变液阻尼器及支承的磁悬浮轴承进行了三维电磁场分析,得到了其磁场分布,并对磁流变液进行了动态磁场分析。最后,基于磁流变液的唯象模型,通过静力学仿真得到其最大挤压反力,得到了磁流变液阻尼器所能提供阻尼力的范围。     

不平衡磁悬浮转子自动平衡仿真分析

由于转子不平衡的存在,导致磁悬浮轴承系统存在不平衡振动,严重影响磁悬浮轴承系统的平稳运转.对自动平衡控制算法进行研究,解释了自动平衡控制算法实现主动抑振的原理,发现自动平衡算法在抑制磁悬浮轴承系统振动的同时,也可提升转子旋转精度,并搭建了含有自动平衡控制算法的主动磁悬浮轴承控制系统.仿真结果显示:对比开启补偿算法前,开...     

高功率密度磁悬浮高速电机支承设计及其磁场仿真

高功率密度电机具有体积小、转速高等特点,被广泛运用于涡轮发动机、飞轮储能等领域。为追求更小的体积和更高效的功率输出,将具有高转速、高效率优点的磁悬浮轴承作为电机的支承系统,可有效地提高电机的转速和功率密度,提升其工作性能。针对高功率密度磁悬浮高速电机,设计电机的支承结构,并对其进行磁场仿真,最后对设计的可行性进行总结。     

支承松动的质量慢变转子系统混沌特性研究

建立了带有支承松动故障的质量慢变转子系统的动力学模型，利用数值积分和Poincare映射方法，对该转子系统由于支承松动故障而导致的动力学行为进行了数值仿真研究。给出了系统响应随转子转动频率变化的分岔图、最大Lyapunov指数曲线图、典型的Poincare截面图和幅值谱图等，以及质量慢变系数对系统响应影响的分岔图。结论表明：转子的横向均为多周期运动，纵向响应几乎均为混沌运动；随着转动频率的增加，转子的振动幅度出现波动，而在2倍固有频率处达到极小值；质量变化幅值系数的增加致使混沌运动的频率区间增大等。     

变论域模糊PID磁悬浮轴承控制系统仿真

磁悬浮轴承具有非线性、数学模型不确定的特点,传统PID控制及模糊PID控制算法不能很好地满足磁悬浮轴承控制系统的要求;针对这个问题,结合变论域的思想方法,提出了变论域模糊PID算法———通过选择合适的伸缩因子实现论域的收缩,即增加了模糊控制规则,从而提高控制精度;在SIMULINK环境中对磁悬浮轴承控制系统进行仿真分析,验证了变论域模糊PID控制算法提高了控制精度,具有更小的超调,更快的调节速度,系统静态性能也有很大的改善。     

片状转子磁悬浮控制系统的研究

转子轴向尺寸大幅缩小后形状趋于片状,轴向转动惯量与径向转动惯量之比增大,称为片状转子。片状转子磁悬浮轴承系统因陀螺效应而存在耦合,随着转子转速的升高,耦合现象也随之加强。针对片状转子的数学模型,基于交叉反馈算法,推算了轴向三控制点间的交叉反馈系数,对系统进行Simulink仿真,仿真结果表明以此算法为基础开发的控制系统能够完全消除因陀螺效应产生的耦合作用。实验对比了分散控制系统和交叉反馈解耦控制系统下控制电流和位移的幅值。交叉反馈控制系统下的控制电流和位移有明显减小。     

滚动轴承支承的转子系统动力学仿真与分析

针对滚动轴承非线性恢复力进行分析,以某细长轴试验平台为研究对象,建立了滚动轴承-转子-基座系统模型,研究了转子系统在不同转速时的分叉特点和混沌行为,分析系统在不同状态下的信号特点,并与试验台测量结果进行了对比.     

磁悬浮风力发电机转子系统的研究

针对传统机械辐承支撑的风力发电机起动阻力和起动风速大的问题,设计了一种磁悬浮转子系统,径向和轴向均采用主动磁悬浮轴承支撑,有效地降低了风力发电机的摩擦功耗.通过分析风力发电机所受主要载荷确定了磁轴承承载力的大小,完成了磁悬浮轴承及其相关部件的各项结构和安装设计,为控制系统的研究奠定了基础.     

磁悬浮转子微陀螺中转子微加工方法的研究

微陀螺是微小卫星、微飞行器等装备中不可缺少的惯性器件,磁悬浮转子陀螺能克服机械支承和定位的摩擦,使之可以达到普通陀螺的精度要求。本文介绍了磁悬浮转子微陀螺的基本原理,根据产生电涡流、保持稳定悬浮和旋转的需求,对转子进行了设计,对比研究了溅射、蒸镀、冲压等三种加工微转子的方法,悬浮试验证明冲压铝箔法制备的转子能够满足微陀螺的要求。     

磁悬浮轴承多自由度转子系统的协同控制建模与仿真研究

电磁轴承具有无摩擦和磨损、寿命长、无油污染等优点而具有广泛的应用前景.针对非线性、高维特性以及负载不确定性和大范围变化的磁悬浮支承的转子动力系统,建立了系统的原型模型,基于逆系统对系统进行非线性解耦伪线性化,并设计了对伪线性化系统的协同控制器,构建了基于协同控制策略的闭环控制系统,并对系统进行了仿真研究,仿真结果表明:...     

柔性磁悬浮转子动态特性的研究

主要研究了柔性磁悬浮转子的动态特性,并建立了求解其固有频率和振型的理论与计算模型.分析了支承刚度对磁悬浮转子固有频率的影响,对柔性磁悬浮转子的动态特性的研究和认识有助于改善磁力轴承的结构设计,并对磁力轴承的控制系统研究具有重大意义.     

磁悬浮转子不平衡补偿的研究

将全息谱技术用于磁悬浮转子的不平衡测量,并在此基础上提出了一种磁悬浮转子不平衡补偿的方法。根据全息谱分解理论得到力、力偶不平衡分量,将不平衡补偿量转化为相应的补偿电流,并叠加到控制电流上,从而实现磁悬浮转子不平衡补偿。     

磁悬浮转子陀螺的研究进展

悬浮转子陀螺具有精度高的潜在优点,并可同时测量二轴角速度和三轴加速度.它可分为静电悬浮转子与磁悬浮转子陀螺两种类型.本文就国内外研究的磁悬浮转子陀螺的各种结构及其工作原理、工艺和性能特点进行了阐述,特别是对磁悬浮转子微陀螺发展的最新进展作了较详细的介绍.     

支承方式对变循环发动机转子临界转速的影响

分析某双涵道变循环发动机转子系统结构特点,建立转子-支承系统三维有限元模型,计算、分析转子支承方式的改变对转子临界转速的影响.结果表明:以低压转子为主激励,转速在20 000 r/min内,4支点支承比5支点支承临界转速多一阶,其中第一、三阶临界转速降低,第二阶升高,第四阶基本不变.5支点方式能有效地减少柔性低压转子弯...     

磁悬浮铣削电主轴转子-刀具变质量不平衡系统动态特性研究

针对磁悬浮铣削电主轴在切削过程中因切屑进入刀具容屑槽中而导致“刀具-主轴”系统质量变化,进而引起系统回转精度不稳定的问题,以变质量质点理论为依据建立“切屑-刀具-主轴”系统的变质量动力学模型。分析系统的不平衡质量变化时所引起的系统振动,进而导致磁悬浮轴承定/转子间气隙磁场不均所产生不平衡磁拉力,并利用等效磁路法建立不平衡磁拉力模型。利用Riccati传递矩阵法求解磁悬浮铣削电主轴转子-刀具系统的稳态动力学模型,得到系统的模态参数和初始偏心质量影响下的不平衡响应。考虑铣削力、变质量力、切屑质量不平衡离心力和不平衡磁拉力等因素,采用Newmark-β算法求解磁悬浮铣削电主轴转子-刀具变质量系统的瞬态动力学模型。对系统从起动到切削过程的动态响应进行仿真分析,结果表明,质量不平衡是影响磁悬浮铣削电主轴转子-刀具系统稳态响应的主要因素;在切削过程中,变质量力是影响系统瞬态响应的主要因素;不平衡磁拉力对系统响应的影响与系统的稳定性成负相关与系统的振幅成正相关。     

质量慢变转子-滚动轴承系统的支承松动故障分析

根据转子动力学、非线性动力学及Hertz理论,建立了带有一端支座松动故障的滚动轴承—质量慢变转子系统的非线性动力学模型。通过数值积分和Poincare映射方法对其非线性动力学行为进行了数值仿真研究,给出了系统响应随转子转动频率变化的分岔图和一些典型的轴心轨迹图及Poincare截面图,分析了转动频率对转子系统动力学行为的影响。结论表明,转子系统在滚动轴承、支承松动和质量慢变的同时作用下具有复杂的动力学行为,转子系统的起始松动频率为0.6倍的固有频率,转子的周期运动均为多周期运动,转子圆盘和松动质量的运动特性均不稳定等。