校企合作畢業(yè)設(shè)計

磁懸浮軸承控制技術(shù)研究

機(jī)械工程

資助企業(yè): 上海英格索蘭壓縮機(jī)有限公司

資助年份: 2024

企業(yè)導(dǎo)師: 蔡智亮

指導(dǎo)教師: 孟祥慧

項目成員: 方子鳴

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項目簡介

項目概述

磁懸浮軸承是一種革命性的軸承技術(shù),通過電磁力支撐旋轉(zhuǎn)軸,從而消除了傳統(tǒng)軸承中的物理接觸、摩擦和磨損。這種設(shè)計不僅延長了設(shè)備壽命,降低了維護(hù)需求,還允許軸承在極高速度下運(yùn)行,同時減少能耗、噪音和振動。其精確的位置控制和調(diào)整靈活性使得這項技術(shù)在高端應(yīng)用領(lǐng)域,如航空航天和高速列車制造中尤為重要。盡管磁懸浮軸承技術(shù)已取得重大進(jìn)步,但在實際應(yīng)用中仍面臨一些挑戰(zhàn)在高速、高負(fù)荷的應(yīng)用場景中,如何有效抑制轉(zhuǎn)子振動,確保運(yùn)行的穩(wěn)定性和效率,成為了關(guān)鍵的技術(shù)難題。


項目目標(biāo)

本項目旨在解決英格索蘭在磁懸浮軸承應(yīng)用中遇到的問題,如轉(zhuǎn)子振動、控制成本過高、適應(yīng)性和普遍應(yīng)用性不高等。通過磁懸浮軸承支撐下的電機(jī)轉(zhuǎn)子-鼓風(fēng)機(jī)葉輪動力學(xué)分析揭示其在不同工況下運(yùn)動規(guī)律,為優(yōu)化設(shè)計提供依據(jù)。通過轉(zhuǎn)子振動分析與抑制工作,識別和分析導(dǎo)致振動的主要因素,提出可能的振動抑制措施。通過流場模擬及轉(zhuǎn)子擾動分析分析高速轉(zhuǎn)子在磁軸承支撐下的流場行為和擾動效應(yīng)揭示其在流場中的運(yùn)動規(guī)律,更加全面分析了解磁懸浮軸承控制。通過磁懸浮軸承控制方法研究分析不同磁懸浮軸承控制策略的系統(tǒng)性能,探索更合適的控制策略。


項目成果

建立了磁懸浮軸承支撐下的剛體與柔體動力學(xué)模型,進(jìn)行不同轉(zhuǎn)速下的動力學(xué)仿真,揭示了磁懸浮軸承在不同轉(zhuǎn)速工況下的動力學(xué)特性變化規(guī)律。構(gòu)建磁懸浮軸承支撐下懸浮軸承轉(zhuǎn)子振動分析模型,分析轉(zhuǎn)子在低頻、高頻等不同情況下的振動特性,揭示了轉(zhuǎn)子相關(guān)振動規(guī)律。構(gòu)建磁懸浮軸承支撐下的流場分析模型,總結(jié)高速工況下氣流對轉(zhuǎn)子性能的影響,得出磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子擾動規(guī)律。基于 MATLAB Simulink平臺構(gòu)建了磁懸浮軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的控制模型,對比不同控制方法下的磁懸浮軸承支撐性能,分析控制方法對于磁懸浮軸承性能的影響。


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