校企合作毕业设计

磁悬浮轴承控制技术研究

机械工程

资助企业: 上海英格索兰压缩机有限公司

企业导师: 蔡智亮

指导教师: 孟祥慧

项目成员: 方子鸣

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项目简介

项目概述

磁悬浮轴承是一种革命性的轴承技术,通过电磁力支撑旋转轴,从而消除了传统轴承中的物理接触、摩擦和磨损。这种设计不仅延长了设备寿命,降低了维护需求,还允许轴承在极高速度下运行,同时减少能耗、噪音和振动。其精确的位置控制和调整灵活性使得这项技术在高端应用领域,如航空航天和高速列车制造中尤为重要。尽管磁悬浮轴承技术已取得重大进步,但在实际应用中仍面临一些挑战在高速、高负荷的应用场景中,如何有效抑制转子振动,确保运行的稳定性和效率,成为了关键的技术难题。


项目目标

本项目旨在解决英格索兰在磁悬浮轴承应用中遇到的问题,如转子振动、控制成本过高、适应性和普遍应用性不高等。通过磁悬浮轴承支撑下的电机转子-鼓风机叶轮动力学分析揭示其在不同工况下运动规律,为优化设计提供依据。通过转子振动分析与抑制工作,识别和分析导致振动的主要因素,提出可能的振动抑制措施。通过流场模拟及转子扰动分析分析高速转子在磁轴承支撑下的流场行为和扰动效应揭示其在流场中的运动规律,更加全面分析了解磁悬浮轴承控制。通过磁悬浮轴承控制方法研究分析不同磁悬浮轴承控制策略的系统性能,探索更合适的控制策略。


项目成果

建立了磁悬浮轴承支撑下的刚体与柔体动力学模型,进行不同转速下的动力学仿真,揭示了磁悬浮轴承在不同转速工况下的动力学特性变化规律。构建磁悬浮轴承支撑下悬浮轴承转子振动分析模型,分析转子在低频、高频等不同情况下的振动特性,揭示了转子相关振动规律。构建磁悬浮轴承支撑下的流场分析模型,总结高速工况下气流对转子性能的影响,得出磁悬浮轴承转子扰动规律。基于 MATLAB Simulink平台构建了磁悬浮轴承-转子系统的控制模型,对比不同控制方法下的磁悬浮轴承支撑性能,分析控制方法对于磁悬浮轴承性能的影响。


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