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电磁轴承支承的透平膨胀机转子系统模态分析
  • ISSN号:0577-6686
  • 期刊名称:机械工程学报
  • 时间:2010
  • 页码:86-91
  • 期号:19
  • 便笺:11-2187/TH
  • 分类:TH113.1[机械工程—机械设计及理论]
  • 作者地址:上海第二工业大学实验实训中心;上海大学机械工程与自动化学院;
  • 作者机构:[1]上海第二工业大学实验实训中心,上海201209, [2]上海大学机械工程与自动化学院,上海200072
  • 相关基金:国家自然科学基金(50475181); 上海高校选拔培养优秀青年教师科研专项基金(YQ306006)资助项目
中文摘要:

针对电磁轴承支承的高速透平膨胀机转子系统,利用ANSYS软件建立详细的三维实体模型,并采用适当方法生成合理的有限元模型,对电磁轴承在转子系统中的模拟和作用进行探索。使用一组实测的控制器参数,结合电磁轴承系统的实际结构和刚度阻尼的计算方法,计算电磁轴承的刚度阻尼系数。并以此为输入参数,经ANSYS模态分析得到该转子系统的前8阶临界转速和模态振型。其中前6阶临界转速远低于系统工作转速,对应为系统的扭转、轴向平动或刚体摆动振动模态;后2阶临界转速接近系统工作转速,对应一阶弯曲振动模态。计算结果表明,系统在现有结构及参数条件下不能按预定的工作转速稳定运转,需要改进设计。由计算结果分析知道,轴向电磁轴承对转子系统动力特性有一定影响,某些情况下不能忽视。理论计算结果与试验情况基本吻合,可为该转子系统设计提供理论依据。此研究思路与方法可作为同类系统动力特性研究的一种参考。

英文摘要:

The three-dimensional solid model of a turbo expander rotor system,supported by active magnetic bearing (AMB),is established by using ANSYS software.And the correct finite element model built with some appropriate methods is used for modal analysis.The modeling method of the AMB and their effect on the rotor system are explored.A set of measured controller parameters combined with the calculation method for the actual structure and stiffness-damping of the AMB are used to calculate the stiffness and damping coefficients of the AMB.By using these as input parameters,the first eight critical speeds and mode shapes of the rotor system are obtained through ANSYS modal analysis.Each of the first six critical speeds is far lower than the operating speed of the system,corresponding to the vibration modes of torsion,axial translation and rigid swing respectively.The other two critical speeds are close to the operating speed of the system,corresponding to the 1st bending vibration.The calculation results show that the rotor cannot run stably at the scheduled operating speed under the existing structure and parameter conditions,and the design needs improving.It is known from the analysis of the calculation result that the axial active magnetic bearing has certain effect on the dynamic characteristics of the rotor and it should not be ignored in some cases.The theoretical calculation results are basically in accordance with the experimental results.This research provides a theoretical basis for the rotor system design.The ideas and methods can be used as a reference for the study of dynamic characteristics of similar systems.

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  • 《机械工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国机械工程学会
  • 主编:宋天虎
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  • 邮箱:bianbo@cjmenet.com
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  • 国际标准刊号:ISSN:0577-6686
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2187/TH
  • 邮发代号:2-362
  • 获奖情况:
  • 中国期刊奖,“中国期刊方阵”双高期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
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