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电磁轴承在航空发动机中的应用研究

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-08-11  来源:本网  作者:admin  浏览次数:500
核心提示:  电磁轴承作为一种新颖的非接触式支承部件,因具有无摩擦、无磨损、无污染、噪声低、少维修、寿命长、可靠性高等特点和良好的转子动力学特性而得到学术界和企业界广泛的关注。目前,航空航天工业也已成为国际上电磁轴承应用的主要领域之一。电磁轴承可大大提高航空技术的现代化水平,也是国防现代化的标志之一。  国内在这方面的研究源于20世纪70年代末。  清华大学、哈尔滨工业大学、西安交通大学、南京航空航天大学等

  电磁轴承作为一种新颖的非接触式支承部件,因具有无摩擦、无磨损、无污染、噪声低、少维修、寿命长、可靠性高等特点和良好的转子动力学特性而得到学术界和企业界广泛的关注。目前,航空航天工业也已成为国际上电磁轴承应用的主要领域之一。电磁轴承可大大提高航空技术的现代化水平,也是国防现代化的标志之一。

  国内在这方面的研究源于20世纪70年代末。

  清华大学、哈尔滨工业大学、西安交通大学、南京航空航天大学等单位均作过这方面的研究。目前作为电磁轴承悬浮的基本理论和基本技术已经日趋成熟但由于电磁轴承的研究跨越了多门学科,因此有相当的难度,加之经费方面的原因,国内在研究的整体水平方面与国际上还相差一段距离,应用方面还是空白。本文作者自1990年起从事电磁轴承的理转速98000r/min)和一台航空发动机原理试验样机(转速20000r/min)另外有一台内圆磨床主轴样机正在安装中,设计转速为60000r/min,额定转速为20000i/min.这些实践经验为进一步开展电磁轴承的应用研究奠定了基础。

  航空发动机是电磁轴承应用的一个重要领域。

  国外在此方面已有成熟的研究报道。但电磁轴承在航空发动机中应用时,与普通的地面应用有不同的要求,因此对其技术方面的具体设计过程有必要进行分析研究。本文针对电磁轴承在航空发动机中的应用特点,并结合在研制航空发动机原理样机过程中的经验,扼要介绍在航空发动机中应用电磁轴承*国家自然基金资助项目(项目资助号:987054)技术采用的设计思想和方法。

  2电磁轴承系统的基本工作原理及其特点磁力轴承是一种应用磁场力来对物体(转子)实现无接触支承(磁悬浮)的新颖部件。它可以是径向的,也可以是轴向的,最常用的是称为AMB(active magneticbearing)的五自由度控制电磁轴承系统。

  一个转子要实现完全的悬浮需在其五个自由度上施加控制力,即需要二个径向轴承和一个推力轴承。

  这样的三个磁力轴承和转子加上电子控制器就构成了一个完整的电磁轴承系统。其基本工作原理可由一个自由度上的磁悬浮闭环控制回路,如所示。

  正常情况下,转子处在中心平衡位置,两边的气隙相等,均为x 0当转子在外力作用下偏离平衡位置一个距离x时,其偏移量x由位移传感器测出,经转换电路后的信号电压Ux与位置电压Ur比较,其误差值Ue送入调节器作幅值和相位的调节,输出量Uc经功率放大电路,改变两个可控电磁铁的电磁力Fi、F2,其电磁力的差值即为系统的恢复力,使转子回到原平衡位置。

  方面:()航空工业中的加工设备,如高速铣削和高速磨削机床主轴。这就是称为单自由度刚性系统的稳定性控制设计。通常可以依据中介绍的方法获取电磁轴承的8个动力学特性系数,再按照中的方法进行系统的动力学特性分析计算。分析结果表明,电磁轴承支承的转子系统动力学特性既有与传统轴承转子系统动力学特性的相同点,又有其独特的本质性能1.系统的转子动力学特性分析可以提供高速条件下的系统稳定性状态。因此,如何对此类问题进行分析和必要的设计也是电磁轴承能否成功应用于工程实际的重要环节。

  10万金贵。电磁轴承转子系统的动力学特性分析。硕士学位论文。上海:上海大学,1999 11汪希平。电磁轴承系统的刚度阻尼特性分析。应用力学12汪希平,张直明。电磁轴承及其系统设计方法。第一届国际机械工程学术会议ICME2000论文集。北京:机械工业出版社,2000 13汪希平,陈学军。陀螺效应对电磁轴承系统设计的影响。

  无锡县人,工学博士、研究员、博士生导师;上海大学机电工程与自动化学院轴承研究室主任;中国振动~ftw工程学会转子动力学专业委员会理ff事;中国机械工程学会摩擦学分会气体润滑与磁悬浮专业委员会理'事。先后承担重点科技攻关项目《电磁轴承的系统理论及其应用技术研究》;科技发展基金项目:〈电磁轴承的工业应用技术研究》,以及国家自然科学基金资助项目《主动磁悬浮支承转子系统动力学特性的研究》,并与多家企业进行合作开发电磁轴承的应用研究项目。发表普。惠公司将在中国建造喷气发动机试车台据《防务数据》报道:普。惠Cenco公司已经获得MTU珠海居修公司一项合同,为该公司在中国珠海的居修中心设计和建造一痤喷气发动机试车台。合同价值超过1300万美元。

  普。惠公司售后服务副总裁JohnThackrah说4该试车台将赋予MTU公司试验目前世界上所用的大型涡扇发动机的能力。这是我们发动机制造商和居修商的专长,我们相信它将为MTU公司创造效益。“MTU珠海居修公司总裁兼首席执行官WalterStrakosch说4在今后15 ~20年内,这个试车台将是我们居修厂的中心。我们将维修V2500、CFM56和更大的发动机。”71试车台将建造在靠近香港的珠海居修厂计划于挪38年建成,年居修能力为rf50台http://ww.enkUet

 
 
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