CN108426692B - 磁悬浮转子实验台及进行磁悬浮转子试验分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种结构简单、可通过施加轴向力来分析影响转子系统固有特性因素及变化规律的磁悬浮转子实验台及进行磁悬浮转子试验分析方法。一种磁悬浮转子实验台，包括台座、柔性磁悬浮转子、驱动单元、磁悬轴承单元、拉结机构和测量单元，驱动单元连接柔性磁悬浮转子；磁悬轴承单元包括前磁悬浮轴承、磁悬浮轴向轴承和后磁悬浮轴承；测量单元包括设置在柔性磁悬浮转子上的电涡流位移传感器；拉压结构包括液压缸以及与液压缸连接的液压系统，液压缸的活塞杆通过轴向推力轴承与柔性磁悬浮转子连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种实验台，具体涉及一种磁悬浮转子实验台及进行磁悬浮转子试验分析方法。
背景技术
磁悬浮转子实验台是进行转子多种振动实验的实验设备；它可以模拟多种旋转机械的振动情况，并通过数据采集系统与转子系统对系统振动情况(转速、振幅、相位、位移)进行采集、测量与分析。
现有技术中，大多数实验台适用于弹性支承并处于自由模态下模拟转子的振动情况，并不能够通过改变影响因素来改变转子的固有特性，反映出转子固有特性的变化规律。
发明内容
本发明提供了一种结构简单、可通过施加轴向力来分析影响转子系统固有特性因素及变化规律的磁悬浮转子实验台及进行磁悬浮转子试验分析方法。
本发明通过以下技术方案实现：
一种磁悬浮转子实验台，包括台座、柔性磁悬浮转子、驱动单元、磁悬轴承单元、拉结机构和测量单元，驱动单元连接柔性磁悬浮转子；驱动单元包括电机，电机主轴通过磁力联轴器和柔性磁悬浮转子连接；磁悬轴承单元包括前磁悬浮轴承、磁悬浮轴向轴承和后磁悬浮轴承，前磁悬浮轴承设在柔性磁悬浮转子靠近电机一端，磁悬浮轴向轴承和后磁悬浮轴承设在柔性磁悬浮转子远离近电机一端；测量单元包括设置在柔性磁悬浮转子上的电涡流位移传感器，用于测量柔性磁悬浮转子的位移变化；拉压结构包括液压缸以及与液压缸连接的液压系统，液压缸的活塞杆通过轴向推力轴承与柔性磁悬浮转子连接。
所述磁悬浮转子实验台基础上，液压缸为双活塞式双活塞杆液压缸，活塞杆与拉板上端固定连接，拉板下端与轴向推力轴承连接，且轴向推力轴承设置在柔性磁悬浮转子上。
所述磁悬浮转子实验台基础上，拉板与轴向推力轴承之间为过盈配合。
所述磁悬浮转子实验台基础上，电涡流位移传感器设置在轴向推力轴承与前磁悬浮轴承之间。
所述磁悬浮转子实验台基础上，前磁悬浮轴承和后磁悬浮轴承内均设置有保护轴承。
所述磁悬浮转子实验台基础上，液压系统包括油箱，油箱顶端设置有过滤器，过滤器另一端连接液压泵输入端，液压泵输出端经单向阀和换向阀连接液压缸，液压泵输出端还连接带有溢流阀的管路。
一种利用所述磁悬浮转子实验台进行磁悬浮转子试验分析方法，
(1)当分析柔性磁悬浮转子分别处于自由模态和受轴向力作用下的各影响参数时，给定柔性磁悬浮转子一个转速，启动电机，电机通过输出轴输出扭矩带动磁力联轴器旋转，磁力联轴器中的导磁体切割永磁体的磁力线产生磁感应，从而带动柔性磁悬浮转子旋转，在柔性磁悬浮转子达到设定转速过程中，通过电涡流位移传感器测出柔性磁悬浮转子的位移变化，电涡流位移传感器通过信号监测系统及控制系统将信号反馈给磁轴承控制系统，控制着柔性磁悬浮转子的偏转，同时通过显示屏将测得数据及变化规律传递给实验人员，以供后期转子固有特性的分析；
(2)当测转子受轴向拉力作用下的各参数时，需要首先启动拉压结构，通过液压系统向液压缸的中间位置供油，推动活塞杆分别向两侧移动，从而给转轴一定的轴向拉力；
(3)当测转子受轴向压力作用下的各参数时，同理启动拉压结构，此时通过液压系统向液压缸的两侧供油推动两侧活塞杆向中间移动，此时换向阀处于左侧工作位置，从而达到施加压力的目的，然后再进行步骤(1)的操作。
采用上述技术方案时，利用的磁力联轴器进行软启动来代替普通联轴器的硬启动，可以有效地防止了电机输出轴与转子之间启动时因不同心而导致的力的相互作用；该实验台在可以测转子处于自由模态时各参数的基础上，进一步通过拉压结构对其施加轴向力测出在受轴向力作用下的各参数值，进而分析出转子固有特性的影响因素及变化规律；该实验台转子支撑采用的磁悬浮轴承支撑，具有无接触、无摩擦、长寿命、刚度阻尼可调等优点，可以有效地抑制转子振动，实现转子的平稳跨阶。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
图1为基于拉压结构下的磁悬浮转子实验台结构示意图；
图2为拉压机构的液压系统结构示意图。
附图标记说明：1.电机，2.电机座，3.磁力联轴器，4.电涡流位移传感器，5.轴承底座，6.前磁悬浮轴承，7.保护轴承，8.磁悬浮轴向轴承，9.液压缸，10.支撑架，11.活塞杆，12.拉板，13.柔性磁悬浮转子，14.轴向推力轴承，15.台座，16.后磁悬浮轴承，17.换向阀，18.单向阀，19.液压泵，20.过滤器，21.油箱，22.溢流阀。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
一种磁悬浮转子实验台，包括台座15、柔性磁悬浮转子13、驱动单元、磁悬轴承单元、拉结机构和测量单元。其中台座15上设有T形槽，驱动单元连接柔性磁悬浮转子13；驱动单元包括电机1，电机1通过电机座2设置在台座15上，电机1主轴通过磁力联轴器3和柔性磁悬浮转子13连接；磁悬轴承单元包括前磁悬浮轴承6、磁悬浮轴向轴承8和后磁悬浮轴承16，前磁悬浮轴承6设在柔性磁悬浮转子13靠近电机1一端，磁悬浮轴向轴承8和后磁悬浮轴承16设在柔性磁悬浮转子13远离近电机1一端；测量单元包括设置在柔性磁悬浮转子13上的电涡流位移传感器4，用于测量柔性磁悬浮转子13的位移变化；拉压结构包括液压缸9以及与液压缸9连接的液压系统，液压缸9的活塞杆通过轴向推力轴承14与柔性磁悬浮转子13，液压系统包括油箱21，油箱21顶端设置有过滤器20，过滤器另一端连接液压泵19输入端，液压泵19输出端经单向阀18和换向阀17连接液压缸9，液压泵19输出端还连接带有溢流阀22的管路，换向阀17为二位四通换向阀。
液压缸9为双活塞式双活塞杆液压缸，液压缸9设置在支撑架10上，支撑架10位于台座15上，液压缸9的活塞杆与拉板12上端固定连接，拉板12下端与轴向推力轴承14连接，拉板12与轴向推力轴承14之间为过盈配合，且轴向推力轴承14设置在柔性磁悬浮转子13上。
本实施例中，电涡流位移传感器4设置在轴向推力轴承14与前磁悬浮轴承6之间。
本实施例中，前磁悬浮轴承6和后磁悬浮轴承16内均设置有保护轴承7，且均通过轴承底座5设置在台座15上。
利用本发明进行磁悬浮转子试验分析方法如下：
(1)当分析柔性磁悬浮转子13分别处于自由模态和受轴向力作用下的各影响参数时，给定柔性磁悬浮转子13一个转速，启动电机1，电机1通过输出轴输出扭矩带动磁力联轴器3旋转，磁力联轴器3中的导磁体切割永磁体的磁力线产生磁感应，从而带动柔性磁悬浮转子13旋转，在柔性磁悬浮转子13达到设定转速过程中，通过电涡流位移传感器4测出柔性磁悬浮转子13的位移变化，电涡流位移传感器4通过信号监测系统及控制系统将信号反馈给磁轴承控制系统，控制着柔性磁悬浮转子13的偏转，同时通过显示屏将测得数据及变化规律传递给实验人员，以供后期转子固有特性的分析；
(2)当测转子受轴向拉力作用下的各参数时，需要首先启动拉压结构，通过液压系统向液压缸9的中间位置供油，推动活塞杆11分别向两侧移动，从而给转轴一定的轴向拉力；
(3)当测转子受轴向压力作用下的各参数时，同理启动拉压结构，此时通过液压系统向液压缸9的两侧供油推动两侧活塞杆11向中间移动，此时换向阀17处于左侧工作位置，从而达到施加压力的目的，然后再进行步骤(1)的操作。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种利用磁悬浮转子实验台进行磁悬浮转子试验分析方法，其特征在于：所述磁悬浮转子实验台包括台座(15)、柔性磁悬浮转子(13)、驱动单元、磁悬轴承单元、拉压结构和测量单元，驱动单元连接柔性磁悬浮转子(13)；驱动单元包括电机(1)，电机(1)主轴通过磁力联轴器(3)和柔性磁悬浮转子(13)连接；磁悬轴承单元包括前磁悬浮轴承(6)、磁悬浮轴向轴承(8)和后磁悬浮轴承(16)，前磁悬浮轴承(6)设在柔性磁悬浮转子(13)靠近电机(1)一端，磁悬浮轴向轴承(8)和后磁悬浮轴承(16)设在柔性磁悬浮转子(13)远离近电机(1)一端；测量单元包括设置在柔性磁悬浮转子(13)上的电涡流位移传感器(4)，用于测量柔性磁悬浮转子(13)的位移变化；拉压结构包括液压缸(9)以及与液压缸(9)连接的液压系统，液压缸(9)的活塞杆(11)通过轴向推力轴承(14)与柔性磁悬浮转子(13)连接；
液压缸(9)为双活塞式双活塞杆液压缸，活塞杆(11)与拉板(12)上端固定连接，拉板(12)下端与轴向推力轴承(14)连接，且轴向推力轴承(14)设置在柔性磁悬浮转子(13)上；
电涡流位移传感器(4)设置在轴向推力轴承(14)与前磁悬浮轴承(6)之间；
所述液压系统包括油箱(21)，油箱(21)顶端设置有过滤器(20)，过滤器另一端连接液压泵(19)输入端，液压泵(19)输出端经单向阀(18)和换向阀(17)连接液压缸(9)，液压泵(19)输出端还连接带有溢流阀(22)的管路；
所述分析方法包括：
S1、当分析柔性磁悬浮转子(13)分别处于自由模态和受轴向力作用下的各影响参数时，给定柔性磁悬浮转子(13)一个转速，启动电机(1)，电机(1)通过输出轴输出扭矩带动磁力联轴器(3)旋转，磁力联轴器(3)中的导磁体切割永磁体的磁力线产生磁感应，从而带动柔性磁悬浮转子(13)旋转，在柔性磁悬浮转子(13)达到设定转速过程中，通过电涡流位移传感器(4)测出柔性磁悬浮转子(13)的位移变化，电涡流位移传感器(4)通过信号监测系统及控制系统将信号反馈给磁轴承控制系统，控制着柔性磁悬浮转子(13)的偏转，同时通过显示屏将测得数据及变化规律传递给实验人员，以供后期转子固有特性的分析；
S2、当测转子受轴向拉力作用下的各参数时，需要首先启动拉压结构，通过液压系统向液压缸(9)的中间位置供油，推动活塞杆(11)分别向两侧移动，从而给转轴一定的轴向拉力；
S3、当测转子受轴向压力作用下的各参数时，同理启动拉压结构，此时通过液压系统向液压缸(9)的两侧供油推动两侧活塞杆(11)向中间移动，此时换向阀(17)处于左侧工作位置，从而达到施加压力的目的，然后再进行步骤S1的操作。
2.根据权利要求1所述的利用磁悬浮转子实验台进行磁悬浮转子试验分析方法，其特征在于：所述拉板(12)与轴向推力轴承(14)之间为过盈配合。
3.根据权利要求1或2所述的利用磁悬浮转子实验台进行磁悬浮转子试验分析方法，其特征在于：所述前磁悬浮轴承(6)和后磁悬浮轴承(16)内均设置有保护轴承(7)。
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| 高速磁悬浮转子的功率测试原理与技术的研究;戴迎宏;中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑;2007年(05期);全文 * |
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