自动控制与检测
基于弹性支承的磁悬浮轴承转子系统振动控制
华燕"，张发品”，周瑾”
（1.上海航空工业（集团）有限公司，上海200232；2.上海飞机制造有限公司，上海200436；
3.南京航空航天大学机电学院，江苏南京210016）
Vibration Control for Magnetic Bearing Rotor System Based on Elastic Support
HUAYan',ZHANG Fapin',ZHOU Jing
(1. Shanghai Aviation Industrial(Group) Corporation Ltd, , Shanghai 200232, China;2. Shanghai Aireraft Manufacturing
Corporation, Ltd. , Shanghai 264006, China;3, College of Mechanical and Electrical Engineering,
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016,China)
摘要：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。
关键词：振动控制；磁悬浮轴承；转子；ANSYS 弹性支承
中图分类号：V214.9 文献标识码：A
文章编号：10012257(2015)12-006004
Abstract: Simulation analysis of the dynamic characteristics of the magnetic bearing rotor with or without damper is carried based on ANSYS to find ways to control the vibration, Magnetic bear-ing rotor system experiment table is set up, and the experiment is conducted. The results show that the introduction of an additional out elastic support structure can effectively control the vibration.
Key words:vibration control;magnetic bearing:ro
tor; ANSYS;elastic support 0引言
磁悬浮轴承与传统轴承相比，其轴承与转子之间无机械接触，从而可以得到更高的转速，同时具有更小功耗等传统轴承无可比拟的优点，在透平
收稿日期：201509-15
基金项目：国家自然科学基金项目（51075200）
.60.
机、压缩机等领城正逐渐得到越来越广泛的应用[1-2]。然而磁悬浮轴承在抑制振动方面因自身的刚度阻尼调节范围较窄，有着先天不足，尤其在系统过临界时，容易因转子振幅过大而发生碰磨，甚基至引发事故[3-]。因此，寻找一种有效的减振手段就显得尤为重要。
为寻找有效的振动抑制方法，有必要对系统动力学特性进行充分分析，这涉及到固体力学分支一一转子动力学。求解转子动力学问题通常采用传递矩阵法和有限元法。因前者将转子系统简化成一系列极简单的集中质量点一梁模型，使模型完整性和求解精度难以保证。后者相较于前者，所建立的模型完整性得到很大提高，更接近转子真实结构，适应性更强，在转子临界转速计算和不平衡响应分析等间题解决上有着突出优点，使求解更为简单可行。因此，下面基于有限元软件ANSYS，采用有限元法建立转子系统有限元模型，以对其动态特性进行仿真分析。
1建立转子动力学模型
试验台磁悬浮转子系统所用转子如图1所示，
在光滑阶梯轴中间设置有驱动电机硅钢片组，两端分别设置有径向和轴向磁悬浮轴承硅钢片组。在 ANSYS14.0中的梁单元BEAM188是两节点三维线性有限应力梁单元。该梁单元基于铁木辛柯(Timoshenko)染理论，可将梁发生变形后剪切变形对系统动态特性的影响考虑在内，十分适用于细长到中等粗短梁的分析。因此，选用该BEAM188单元来模拟本文中的转子。另外，将该转子简化为若干集中质量，并选用单节点的MASS21单元模拟。
《机械与电子》2015(12）