基于被动式电磁阻尼器对转子系统振动控制的研究

论文摘要

旋转部件被广泛地应用于包括燃气轮机,航空发动机,工业压缩机及各种电动机等机械装置中。在电力、航空、机械、化工、纺织等国民经济领域中起着非常重要的作用。由于旋转机械的不平衡量引起的振动,在过临界转速时最为强烈,对转子系统的影响较大,造成了工程上很多不必要的损失。因此,对转子动力学的研究具有重要的理论意义和实用价值。本文首先分析了单盘转子的动力特性,研究了系统的临界转速和固有频率的关系,分析了涡动的现象及特征,简要的介绍了有关转子平衡的理论知识。介绍了分析、计算转子临界转速的传递矩阵法和Riccati传递矩阵法,并利用Matlab软件编写程序,对Riccati传递矩阵法进行检验,得到了较为理想的结果。其次,本文总结了当前国内外学者对转子振动控制的大量研究工作,对各种控制方法加以介绍和比较。介绍了被动式电磁阻尼器的工作原理,通过分析发现电磁阻尼器线圈内由于转子涡动时变化的磁场而产生的波动电流与转子位移间的相位差是产生阻尼的主要原因,推导了波动电流、阻尼系数的计算公式,讨论了各阻尼系数随电流的变化趋势。最后,本文将电磁阻尼器应用于单盘转子系统之上,分析了电磁阻尼器对转子系统通过临界转速时的振幅的影响,总结出电磁阻尼器的降幅程度,进一步证实了电磁阻尼器应用于现实工程上的价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1. 绪论
• 1.1 论文选题的意义
• 1.2 转子动力学发展概况
• 1.2.1 转子动力学的历史
• 1.2.2 国内外研究现状
• 1.3 论文的主要内容及目的
• 2. 转子系统振动特性分析
• 2.1 概述
• 2.1.1 力学模型
• 2.1.2 基本概念
• 2.1.3 转子系统运动方程与固有频率的关系
• 2.2 Jeffcott转子的涡动分析
• 2.2.1 Jeffcott转子的运动微分方程
• 2.2.2 Jeffcott转子的涡动分析及临界转速
• 2.3 转子系统的平衡
• 2.3.1 转子动平衡研究
• 2.3.2 转子产生不平衡的原因及不平衡所引起的振动特点
• 2.3.3 柔性转子的平衡条件、平衡特点、评价标准、平衡目的和要求
• 2.3.4 柔性转子高速动平衡的一般方法
• 3. 临界转速求解方法
• 3.1 概述
• 3.2 传递矩阵法
• 3.2.1 传递矩阵法概述
• 3.2.2 传递矩阵法的原理及解题步骤
• 3.3 Riccati传递矩阵法
• 3.3.1 边界条件及刚性铰支的处理
• 3.3.2 Riccati传递矩阵法算法
• 3.4 算例分析
• 4. 被动式电磁阻尼器的工作原理
• 4.1 概述
• 4.2 电磁阻尼器结构与工作原理
• 4.3 线圈中波动电流的求解
• 4.4 电磁阻尼的求解
• 4.5 阻尼器的刚度阻尼的参数分析
• 5. 分析电磁阻尼器对Jeffcott转子系统的振幅的影响
• 5.1 引言
• 5.2 阻尼器对转子系统振幅的影响
• 5.2.1 系统及电磁阻尼器的相关参数
• 5.2.2 转子的受力分析
• 6. 总结与展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 有待进一步开展的工作
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文
• 附录