【摘要】： 隨機(jī)參數(shù)轉(zhuǎn)子動力學(xué)問題是繼轉(zhuǎn)子動力學(xué)的線性和非線性動力學(xué)問題之后需要系統(tǒng)研究的重要課題。近年來,雖然有少數(shù)學(xué)者對該問題進(jìn)行了初步研究,但都局限于理論研究,極少有人進(jìn)行試驗(yàn)研究。這是因?yàn)樵囼?yàn)研究隨機(jī)參數(shù)問題需要加工大量的試件,這在研究時間和成本上都是不允許的。為了試驗(yàn)研究隨機(jī)支撐剛度參數(shù)對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學(xué)性能的影響,本文基于電磁支撐剛度隨電磁場強(qiáng)度變化而改變的原理,設(shè)計(jì)了一套電磁支撐與機(jī)械支撐并聯(lián)的模擬試驗(yàn)裝置,實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)支撐剛度參數(shù)的隨機(jī)變化。論文的主要研究內(nèi)容和研究成果如下: 1.給出了一種利用電磁支撐模擬產(chǎn)生隨機(jī)支撐剛度參數(shù)的設(shè)計(jì)方案。該電磁支撐的工作原理是利用電、磁、力三者之間的依存關(guān)系,以勵磁電流為控制源,控制電磁鐵的電磁場強(qiáng)度和電磁力,進(jìn)而控制支撐剛度參數(shù)的變化特征。 2.基于電磁鐵的動態(tài)電磁關(guān)系從理論上研究了因動態(tài)間隙和勵磁電流產(chǎn)生的電磁感應(yīng)對電磁支撐剛度特性的影響。研究結(jié)果表明當(dāng)電磁支撐的基本工作參數(shù)滿足一定的關(guān)系時,完全可以忽略因電磁感應(yīng)現(xiàn)象而產(chǎn)生的附加剛度和阻尼參數(shù)對支撐剛度特性的影響。 3.以端部具有電磁支撐的懸臂梁為研究對象,計(jì)算、實(shí)測了不同勵磁電流下懸臂梁系統(tǒng)的一階固有頻率和對數(shù)減幅系數(shù);給出了基于系統(tǒng)一階實(shí)測固有頻率及其對數(shù)減幅系數(shù)識別支撐剛度和阻尼的方法,識別出了不同勵磁電流工況下電磁支撐的實(shí)際剛度和附加阻尼參數(shù);識別結(jié)果表明附加阻尼參數(shù)的實(shí)測值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其理論值,可以忽略不計(jì);支撐剛度參數(shù)在多數(shù)情況下存在較大偏差,但在靜態(tài)工作點(diǎn)附近工作時偏差較小。 4.通過對隨機(jī)變剛度電磁支撐數(shù)學(xué)模型的研究給出了通過控制電流的隨機(jī)改變實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)支撐剛度參數(shù)隨機(jī)變化的四個設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。線性化準(zhǔn)則保證試驗(yàn)裝置系統(tǒng)支撐剛度的線性特性;線性隨機(jī)準(zhǔn)則確保支撐剛度參數(shù)與隨機(jī)控制電流間的線性關(guān)系;隨機(jī)分量顯著準(zhǔn)則使得支撐剛度具有明顯的隨機(jī)特征,便于試驗(yàn)研究;綜合剛度為正的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,保證了試驗(yàn)裝置系統(tǒng)的穩(wěn)定性。根據(jù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則合理設(shè)計(jì)了試驗(yàn)裝置的工作參數(shù),并基于這些工作參數(shù)對電磁支撐進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 5.理論分析了實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的銜鐵偏心和非線性現(xiàn)象對電磁支撐的剛度特性的重要影響;最后對隨機(jī)電流在制備過程中應(yīng)注意的事項(xiàng)進(jìn)行了闡述,并提出了改進(jìn)措施。
【圖文】：

磁支撐的電磁力與動態(tài)間隙呈線性關(guān)系。機(jī)械支撐元件與機(jī)座相連組成機(jī)械支撐，可以保證整個支撐系統(tǒng)在穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)工作。在旋轉(zhuǎn)機(jī)械中機(jī)械支撐元件主要是滑動軸承和滾動軸承。如圖2-1所示，當(dāng)銜鐵沿X方向具有位移x時，上下電磁鐵的間隙由g 變?yōu)? )g +x和( )g x，且 0 ≤x ≤g，此時電磁支撐的穩(wěn)定懸浮狀態(tài)被打破，電磁支撐將沿 X 方向表現(xiàn)出吸力特性。

由于電磁鐵的磁路實(shí)質(zhì)上是局限在一定路徑內(nèi)的磁場，，因而可以直接用電磁場基本理論進(jìn)行分析，但是要注意電磁鐵電磁場的特殊性。假定電磁鐵鐵心、銜鐵和間中的磁場是分段均勻的，在忽略漏磁和磁滯影響的情況下，根據(jù)麥克斯韋電磁場方程，鐵心與銜鐵之間的吸引力[39]00202μBAF = f=(2-1)中： f ——電磁鐵單極吸引力（N）0μ ——空氣的磁導(dǎo)率（H/m）；0A ——磁極與銜鐵間隙的橫截面積（m2）；0B ——磁極與銜鐵間隙的磁感應(yīng)強(qiáng)度（T）。
【學(xué)位授予單位】：河南工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TH113

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 程敏;潘勇;劉保國;白會濤;;用于機(jī)械系統(tǒng)變剛度支撐的電磁支撐研究[J];中國機(jī)械工程;2011年15期

2 程敏;白會濤;潘勇;;電磁線圈的動態(tài)電磁關(guān)系分析及應(yīng)用[J];中原工學(xué)院學(xué)報(bào);2012年04期

本文編號：2706117