【摘 要】
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一般磁轴承转子系统需要添加轴向保护轴承,而螺旋槽型动压气体止推轴承在低转速状态下会产生接触摩擦,若将两者结合,可以弥补各自的缺点,并使系统具有更好的轴向支承性能。本文研究轴向磁气组合轴承的支承特性和系统的动态性能,以及螺旋槽型动压气体止推轴承作为保护轴承的可行性。设计制作了轴向磁气组合轴承转子系统试验台,对磁轴承电磁力和气体轴承承载力进行了理论分析,对螺旋槽型动压气体止推轴承的槽深、槽数、槽宽比、
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一般磁轴承转子系统需要添加轴向保护轴承,而螺旋槽型动压气体止推轴承在低转速状态下会产生接触摩擦,若将两者结合,可以弥补各自的缺点,并使系统具有更好的轴向支承性能。本文研究轴向磁气组合轴承的支承特性和系统的动态性能,以及螺旋槽型动压气体止推轴承作为保护轴承的可行性。设计制作了轴向磁气组合轴承转子系统试验台,对磁轴承电磁力和气体轴承承载力进行了理论分析,对螺旋槽型动压气体止推轴承的槽深、槽数、槽宽比、槽端半径比、螺旋角等相关结构参数进行了仿真优化,对系统进行了理论模态分析和试验模态分析,设计了适用于磁气组合轴承转子系统的模糊PID控制算法,编写了相关控制程序并集成到基于FPGA芯片的数字控制器中,完成了系统静态悬浮试验和高速旋转试验,测试了螺旋槽型动压气体止推轴承在不同气膜间隙下和不同转速下的承载力,完成了转子高速跌落试验,验证了螺旋槽型动压气体止推轴承作为保护轴承的可行性。研究结果表明,当径向自由度采用磁轴承并且轴向自由度采用磁气组合轴承时,系统能够稳定悬浮,并且安全运行至工作转速30000r/min;在30000r/min和0.02mm气膜间隙条件下,测得螺旋槽型动压气体止推轴承提供的承载力达到26.87N;由试验结果拟合预测0.003mm气膜间隙下,气体轴承承载力可达到76.97N;当转子高速跌落并与静止件接触瞬间,气膜间隙达到极小值,螺旋槽型动压气体止推轴承能够提供较大支承力,减轻了转子直接撞击造成的损害。
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