Динамика ротора двигателя-маховика в электромагнитном подвесе
Автор: Поляков Мирослав Вадимович
Журнал: Сибирский аэрокосмический журнал @vestnik-sibsau
Рубрика: Авиационная и ракетно-космическая техника
Статья в выпуске: 4 (56), 2014 года.
Бесплатный доступ
Приведены результаты расчета амплитуды колебаний динамически неуравновешенного ротора двигателя-маховика с кинетическим моментом 1 Н·м·с, подвешенного посредством активных магнитных подшипников. Определены силы, требуемые для удержания ротора в бесконтактном положении, и резонансные зоны в рабочем диапазоне его угловой скорости в зависимости от значений коэффициентов жесткости и демпфирования магнитного подвеса. Расчеты осуществлялись при различных диапазонах угловой скорости ротора. С помощью разработанной параметрической 3D-модели ротора для каждого диапазона определены его требуемые массогабаритные характеристики: осевой и экваториальный моменты инерции, а также его масса. Предельно допустимые значения эксцентриситета ротора, характеризующего статическую неуравновешенность, и угла между геометрической осью ротора и его главной центральной осью инерции, характеризующего моментную неуравновешенность, определялись исходя из величины массы ротора и требуемой остаточной неуравновешенности в каждой плоскости коррекции. Выявлено, что в процессе вращения ротора двигателя-маховика преобладают радиальные колебания его центра масс, вызванные наличием статической неуравновешенности. Амплитуда результирующих колебаний ротора составляет 17 мкм для диапазона частоты вращения ротора 0-9000 об/мин и 13 мкм для диапазона 0-18000 об/мин. Первая критическая скорость ротора соответствует резонансной частоте его радиальных колебаний. В диапазоне частоты вращения ротора 0-18000 об/мин присутствует дополнительная критическая скорость, обусловленная тем, что экваториальный момент инерции ротора превышает его осевой момент инерции. В закритических областях наблюдается явление самоцентрирования ротора. По результатам расчета динамики ротора в магнитном подвесе сформированы исходные данные для выбора угловой скорости ротора, воздушных зазоров в аварийных опорах, активных частях магнитных подшипников, коэффициентов жесткости и демпфирования магнитного подвеса.
Динамика ротора, электромагнитный подвес, неуравновешенность ротора
Короткий адрес: https://sciup.org/148177310
IDR: 148177310
Список литературы Динамика ротора двигателя-маховика в электромагнитном подвесе
- Журавлев Ю. Н. Активные магнитные подшипники: Теория, расчет, применение. СПб.: Политехника, 2003. 206 с.
- Леонтьев М. К., Давыдов А. Л., Дегтярев С. А. Динамика роторных систем, опирающихся на магнитные подшипники//Газотурбинные технологии. 2011. № 3. С. 16-22.
- Макриденко Л. А., Сарычев А. П., Верещагин В. П. Состояние и перспективы развития электромагнитных подшипников в ФГУП «НIIII ВНИИЭМ»//Вопросы электромеханики. 2011. Т. 120. С. 3-12.
- Мартыненко Г. Ю. Магнитные подшипники как упругодемпферные опоры роторов с управляемой жесткостью//Вiсник НТУ «ХПI». 2008. № 47. C. 111-124.
- Знышев В. В., Кирюшин А. А., Николаев М. Я. Вопросы моделирования динамики ротора на электромагнитном подвесе на макетах//Вестник Нижегородского университета им. Н. И. Лобачевского. 2009. № 5. C. 137-141.
- Сарычев А. П., Руковицын И. Г. Математическая модель ротора для анализа управления магнитными подшипниками//Вопросы электромеханики. 2008. Т. 107. С. 11-15.
- Журавлев Ю. Н. Динамика механических систем с активными магнитными опорами//Машиноведение. 1988. № 5. C. 70-76.
- Пановко Я. Г. Основы прикладной теории колебаний и удара. 3-е изд., доп. и переработ. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1976. 320 с.
- Мартыненко Г. Ю. Методика экспериментальных исследований динамики ротора в комбинированном магнитном подвесе//Вiсник НТУ «ХПI». 2013. № 58. C. 125-135.
- Мартыненко Г. Ю. Исследование устойчивости движения ротора в управляемых электромагнитных подшипниках с помощью нелинейной имитационной вычислительной модели//Проблемы машиностроения. 2005. Т. 8, № 1. С. 47-58.
- Мартыненко Г. Ю. Общий подход к моделированию нелинейной динамики жестких роторов в магнитных подшипниках различных типов//Доповiдi Нацiональної академiї наук України. 2012. № 3. C. 78-84.
- Мартыненко Г. Ю. Определение силовых и жесткостных характеристик осевого активного магнитного подшипника при заданном законе управления//Вiсник НТУ «ХПI». 2008. № 36. С. 133-141.
- Magnetic Bearings and Bearingsless Drives/A. Chiba . ELSEVIER, 2005. 381 р.
- Maslen E. Magnetic Bearings/University of Virginia, Department of Mechanical, Aerospace, and Nuclear Engineering. Charlottesville, Virginia, 2000. 229 p.
- Schweitzer G., Bleuler H., Traxler A. Active magnetic bearings. Basics, Properties and Applications. Vdf Hochschulverlag AG an der ETH Zurich, 1994. 244 p.
