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《磁流变液阻尼器_转子_滑动轴承系统稳定性实验研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、磁流变液阻尼器2转子2滑动轴承Ξ系统稳定性实验研究汪建晓1,2光1孟(1上海交通大学振动、冲击、噪声国家重点实验室(2佛山大学思源机电一体化研究所佛山,上海,200030)528000)摘要通过实验研究了支承在磁流变液阻尼器和滑动轴承上的转子系统在振动主动控制过程中的运动稳定性问题。实验发现,当转子升速、控制电流稳定时,随着控制电流的增大,在一定转速范围内会出现由滑动轴承引起的油膜涡动和油膜振荡;而当转速稳定、突然施加或撤除控制电流时,转子的振动可在短时间内达到新的稳态,不会发生失稳,此后,在一定转速和控制电流条件下转子系统仍会发生失稳;但
2、采用开关控制抑制转子临界振动时系统能稳定运转。研究表明,由控制电流决定的阻尼器支承刚度是影响转子系统稳定性的关键因素。关键词:转子;稳定性;磁流变液;阻尼器;滑动轴承中图分类号:O328磁流变液阻尼器是利用在磁场作用下磁流变液的粘度可作出急剧变化的特性而制成的新型振动控制元件。文1报道了一种剪切式磁流变液阻尼器在转子系统振动控制中的应用。研究表明,这种磁流变液阻尼器不仅具有明显的阻尼减振效果,而且具有显著的增加刚度的效果,因而可以提高系统的临界转速;借助这种移频作用,采用开关控制方法可使转子顺利越过临界转速1。在实验过程中还发现转子系统存在
3、运动稳定性问题。本文将介绍支承在磁流变液阻尼器和滑动轴承上的单盘悬臂转子系统的运动稳定性实验结果。油混合而成;颗粒体积分数为35%。图1实验转子系统示意图实验转子系统简介[1]1实验转子系统和磁流变液阻尼器的结构分别如图1和图2所示。磁流变液阻尼器内部具有3个移动盘和2个静止盘,盘间距为1.5mm,在间隙中充满磁流变液。移动盘通过弹性支承联结到阻尼器壳体上,并通过滚动轴承与转轴相联接,从而只能跟随转轴涡动而不能自转。移动盘和磁流变液形成6个相对摩擦表面,给转轴提供剪切阻尼力。阻尼器内的线圈通直流电时产生磁场,对磁流变液的粘度施加控制。本研究
4、中使用一种自制的磁流变液。它是由直径为1Λm左右的羰基铁粉和粘度为100cst的硅图2磁流变液阻尼器的结构实验过程2测试的信号包括轴的转速(使用键相光电传感器)以及悬臂盘在水平和垂直方向的位移(使用两只电涡流传感器)。这些信号经旋转机械振动监视及分析系统采集、记录及分析,可以获得转子在悬臂盘处国家自然科学基金(编号:19972054)及广东省自然科学基金(编号:990839)资助项目。收稿日期:2001210230;修改稿收到日期:2002202225Ξ振动工程学报第16卷72的轴心轨迹、时域波形、频响曲线和瀑布图等。为了研究转子系统在各种
5、控制条件下的稳定性,主要进行以下三种实验:(1)转速瞬态、电流稳态实验:转子的转速从0升速到7000rƒmin,阻尼器分别施加00.25A圆形变化,没有发生失稳现象,瀑布图上只有1X和两种频率成分,如图4(a)所示。2X0.5A0.75A和1A的稳态电流;(2)转速稳态、电流瞬态实验:转子分别在1500rƒmin、2000rƒmin、3000rƒmin、4000rƒmin、5000rƒmin、6000rƒmin、7000rƒmin稳定运转,阻尼器突然施加或撤除1A电流;(3)转速瞬态、电流瞬态实验:为抑制转子临界振幅,按开关控制方法在转子升
6、速或降速达到某一转速时瞬态撤除或施加1A电流。(a)I=0A3实验结果及分析3.1转速瞬态、电流稳态时的实验图3是升速时转子水平方向的频响曲线(基频信号)随控制电流的变化。从幅频曲线可见,当电流(b)I=015AI=0.25A、0.5A时,系统呈现一定的阻尼减振效果;当I=0.75A、1A时,系统表现出较强的移频效果。当I=0A时,一阶临界转速为ncr0=1600rƒmin,而当I=1A时,临界转速提高到ncr1=2500rƒmin。这说明随着控制电流增加,阻尼器内的磁流变液由液态转变为类固态,使阻尼器支承由弹性支承逐步向刚性支承靠近,从而
7、使临界转速增大。(c)I=1A图4水平方向的振动位移瀑布图(2)当I=0.5A、0.75A时,转子的轨迹在一定转速区可出现双椭圆轨迹,如图5(a)所示。由于采样时间超过回转一周的时间,所以图5(a)中的轨迹是多次回转后叠加在一起的,而且由于还在升速,所以轨迹也不重合。图4(b)是出现这种不稳定现象时的瀑布图。在转速为4500～5100rƒmin范围有明显的半频成分(频率为0.48X～0.5X)。由图3可知,当I=0.5A时临界转速为2100rƒmin。显然在转速的半频与临界转速较为接近时发生了失稳现象。图3水平方向的频响曲线(3)当I=1A
8、时,转速升到4600rƒmin以上图4是在不同电流时转子升速过程的水平方向振动位移瀑布图。图中主要存在转子不平衡造成的基频成分(1X),还存在转轴初始弯曲引起的小幅度2倍频成分(
