飽和磁拉力作用下轉(zhuǎn)子-滑動(dòng)軸承系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)特性研究.pdf

1、大型電站發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子通常采用滑動(dòng)軸承支撐，且通常工作于磁飽和區(qū)域，轉(zhuǎn)子偏心引起的飽和不平衡磁拉力（Unbalanced Magnetic Pull）和滑動(dòng)軸承非線性油膜力對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的振動(dòng)有著重要影響，其中飽和磁拉力的解析建模是一個(gè)關(guān)鍵和難點(diǎn)問(wèn)題，對(duì)飽和磁拉力和油膜力共同作用下轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性的研究也不充分。
　　本文圍繞飽和磁拉力作用下發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子-滑動(dòng)軸承系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性，針對(duì)非線性油膜力的準(zhǔn)確、快速求解和飽和磁拉力的建模

2、這兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，采用理論分析、數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)測(cè)試相結(jié)合的方法，展開(kāi)了系統(tǒng)的研究。
　　首先，針對(duì)油膜力的Capone短軸承模型計(jì)算誤差較大，而二維有限差分和有限元法計(jì)算效率低下的問(wèn)題，選用了一種準(zhǔn)確、高效求解非線性油膜力的一維有限元快速算法，研究了該算法中的油膜區(qū)一維離散、破裂邊界與迭代方法、算法適用邊界條件等關(guān)鍵問(wèn)題。
　　其次，研究建立了飽和磁拉力及電磁剛度的解析模型，提出一種可表征磁拉力負(fù)剛度效應(yīng)和偶數(shù)倍頻激勵(lì)特性的磁

3、拉力組合模型。針對(duì)隱極式和凸極式發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)的不同和氣隙磁勢(shì)波形的特點(diǎn)，分別基于正弦基波磁動(dòng)勢(shì)和方波磁動(dòng)勢(shì)，建立了電磁拉力和電磁剛度的解析模型，并提出一種包含電磁剛度項(xiàng)的磁拉力組合模型，分析了負(fù)載對(duì)隱極式發(fā)電機(jī)磁拉力的影響，及不考慮磁飽和時(shí)磁拉力的幅值、相位、頻率等特性。采用有限元法分析了考慮磁飽和時(shí)磁拉力的相關(guān)特征，比較分析了考慮磁飽和前、后磁拉力的變化規(guī)律，提出一種冪指數(shù)形式的磁飽和修正公式，建立了考慮磁飽和的磁拉力和電磁剛度的解析修

4、正模型，進(jìn)一步建立了飽和磁拉力的組合模型。
　　而后，建立了飽和磁拉力影響下轉(zhuǎn)子-滑動(dòng)軸承系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，研究了飽和磁拉力作用下，轉(zhuǎn)子-滑動(dòng)軸承系統(tǒng)的非線性動(dòng)力學(xué)特性，研究了飽和磁拉力對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)剛度、臨界轉(zhuǎn)速以及油膜振蕩的影響。
　　最后，實(shí)驗(yàn)研究了磁拉力對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)振動(dòng)影響。設(shè)計(jì)、建立了滑動(dòng)軸承支撐的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡磁拉力實(shí)驗(yàn)臺(tái)，采用正交實(shí)驗(yàn)法研究了勵(lì)磁電流、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變化時(shí)轉(zhuǎn)子的振動(dòng)響應(yīng)，實(shí)驗(yàn)測(cè)試與理論分析結(jié)果具