《主動磁懸浮轉子過臨界轉速時的反向渦動研究》是依託山東大學，由李紅偉擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：主動磁懸浮轉子過臨界轉速時的反向渦動研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李紅偉
- 依託單位：山東大學
- 批准號：11302120
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
主動磁力軸承具有無摩擦、轉速高、能主動抑制轉子振動等優點，具有廣闊的套用前景。主動磁懸浮轉子過臨界轉速技術是磁力軸承領域的前沿課題和研究熱點。本申請項目重點針對主動磁懸浮轉子過臨界轉速時反向渦動的機理和控制方法等基礎性科學問題，開展理論探索與技術創新研究。研究機械加工裝配誤差及電磁參數差異等導致的磁力軸承支承特性的各向異性及其改善方法；基於轉子的力學分析，建立支承特性各向異性的主動磁懸浮轉子系統的動力學模型，採用理論仿真分析和實驗相結合的方法，分別研究轉子過剛性和撓性臨界轉速時的渦動特性；基於主動磁力軸承的磁場仿真研究，建立電磁力的動態特性，揭示主動磁懸浮轉子過臨界轉速時反向渦動的激發力、作用方式及作用機理；研究主動磁懸浮轉子過臨界轉速時反向渦動的控制方法以及改善措施。本項目的研究結果將豐富轉子動力學的基礎理論，進一步完善主動磁懸浮轉子過臨界轉速技術，具有重要的理論意義和套用價值。
結題摘要
工業界對高速轉子的需求越來越大，而電磁軸承是高速轉子的理想支承軸承。為了儘可能提高轉速，需要攻克主動磁懸浮轉子過臨界轉速技術。但是由於各種原因，電磁軸承的支承特性容易呈現出各向異性的特徵，轉子過臨界轉速時可能激發反向渦動，因此必須研究支承各向異性下的轉子過臨界轉速時的運動特性，以便更好的抑制轉子的振動，順利升速。 基於此，本項目綜合套用理論分析、建模仿真和實驗相結合的方法，主要研究了電磁軸承支承特性的各向異性及改善方法；探索了支承各向異性情況下，主動磁懸浮轉子過臨界轉速時的渦動特性；研究了轉子反向渦動的控制方法和改善措施。主要取得了以下研究成果： （1）電磁軸承的電控系統在各自由度上的增益差異，及保護軸承中心軸線和電磁軸承中心軸線的不對中，都可能導致電磁軸承支承特性的各向異性； （2）電磁軸承支承剛度的各向異性會導致轉子臨界轉速在各自由度上的不一致，即轉子在x和y徑向自由度上的臨界轉速不相等； （ 3）轉子反向渦動的轉速區間位於x和y方向上的同一階兩個臨界轉速之間。在無阻尼情況下，當轉子轉速處於兩個臨界轉速之間時將激發反向渦動。在欠阻尼情況下，是否會激發反向渦動，主要取決於x和y自由度上的阻尼比係數的乘積，該乘積存在一個臨界值，並且此臨界值隨兩個臨界轉速的比值（大比小）的增大近似線性增加。當乘積小於臨界值時，會激發反向渦動，並且乘積越大，反向渦動的轉速區間越小；當乘積大於臨界值時，不會激發反向渦動，這也是消除反向渦動的方法。 本項目的研究成果進一步填補了轉子過臨界轉速時渦動的基礎理論知識，進一步完善了轉子動力學的理論體系，具有重要的理論意義和學術價值；發展和完善了主動磁懸浮轉子過臨界轉速控制技術，為主動磁懸浮轉子系統的設計、裝配、調試與運行等提供重要的參考，有助於提高主動磁懸浮轉子的性能，促進工業化套用，具有較大的工程套用價值。
