一种抑制旋转机械转子振动的方法技术

一种抑制旋转机械转子振动的方法：首先确定小型旋转机械转子系统中转子振动的最大位置；然后使用磁流变弹性体动力吸振器固定在所述转子系统上以进行抑制振动的操作；使用方法具体如下：将磁流变弹性体动力吸振器固定在转子振动的最大位置处，开启磁流变弹性体动力吸振器系统能使得转子的振幅减小，抑制振动；具体利用磁流变弹性体的刚度可控特性，调整磁流变弹性体动力吸振器的刚度ka值，使固有频率接近旋转机械转子系统的振动频率。本发明专利技术设备可控性好，故障率低，系统运行稳定性好，其可以应用于抑制旋转机械转子系统的振动。

Method for inhibiting vibration of rotor of rotating machinery

A method of suppressing vibration of rotating machinery rotor: first determine the maximum position of the rotor vibration of small rotating machinery rotor system; and then use the magnetorheological elastomer vibration absorber is fixed on the rotor system for vibration suppression operation; use of specific methods are as follows: the magnetorheological elastomer vibration absorber is fixed on the maximum position of rotor vibration, open magnetorheological elastomer vibration absorber system makes the rotor amplitude decreases, vibration suppression; specific use of controllable stiffness properties of magnetorheological elastomers, Ka stiffness adjustment of magnetorheological elastomer dynamic vibration absorber, the vibration frequency close to the natural frequency of rotating machinery system. The invention has the advantages of good controllability, low failure rate and good stability of the system.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机械工程领域，具体涉及一种抑制旋转机械转子振动的方法。
技术介绍
现有技术中，旋转机械在国民经济中广泛应用，为了提高转子系统的效率，转定子间隙越来越小、转速越来越高，其振动所导致设备故障问题也越来越突出，这些故障会造成严重的危害，不仅影响设备的稳定运行，有些甚至造成灾难性的后果。目前抑制振动的方法主要分为被动控制和主动控制两类。被动控制主要包括安装动力吸振器、附加阻尼等方法，适用的频带较窄，并由于附加质量的过度增加及其它一些原因导致原系统固有特性的改变、增加不平衡量等而影响设备性能；主动控制主要包括电磁方法、阻尼法、各种调节器等，但是在很多情况下控制振动技术结构繁琐、能耗大、不完善，如电磁方法不用应用于非铁质材料中、磁流变液受温度影响较大，阻尼器常常会失效，在转子的超临界区产生严重的不稳定问题等。因此，人们期望获得一种技术效果优良的抑制旋转机械转子振动的方法。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种抑制旋转机械转子振动的方法，以减少设备由于振动问题而产生的故障，提高系统运行稳定性，弥补目前控制振动技术的不足。本专利技术具体提出了一种利用磁流变弹性体在可调磁场下刚度可控的特性，结合磁流变弹性体和动力吸振器的优点设计频带较宽的磁流变弹性体动力吸振器来实现抑制振动的方法。本专利技术提供了一种抑制旋转机械转子振动的方法，其特征在于：首先确定小型旋转机械转子系统中转子振动的最大位置；然后使用磁流变弹性体动力吸振器固定在所述转子系统上以进行抑制振动的操作；使用方法具体如下：将磁流变弹性体动力吸振器固定在转子振动的最大位置处，当转子系统产生振幅大于转子直径十分之一的较大振动时，开启磁流变弹性体动力吸振器；磁流变弹性体动力吸振器的固有频率接近或等于转子系统的振动频率，其能将转子系统的振动“吸”到磁流变弹性体动力吸振器上，从而使得转子的振幅减小，达到抑制振动的目的；具体的，利用磁流变弹性体的特性，调整磁流变弹性体动力吸振器的刚度ka值，使其固有频率接近或等于旋转机械转子系统的振动频率，则旋转机械转子系统的振幅X1越小，抑制转子振动的效果越好；具体参见下述原理式：X1=-maω2+icaω+ka[-m1ω2+i(c1+ca)ω+(k1+ka)]·[-maω2+icaω+ka]-(icaω+ka)2F0---(1)]]>式(1)中，各符号的含义如下：X1为旋转机械转子系统的振幅，ka为磁流变弹性体动力吸振器的刚度值，ma为磁流变弹性体动力吸振器质量，ω为转子转速，ca磁流变弹性体动力吸振器阻尼，m1为转子系统质量，c1为转子系统阻尼，k1为转子系统刚度，F0为转子系统外激励。当转子系统产生振幅大于转子直径五分之一的较大振动时，同时采用至少2个磁流变弹性体动力吸振器来抑制振动，即将至少2个磁流变弹性体动力吸振器安装在转子最大振动位置及其它振动较大的位置并固定，至少2个磁流变弹性体动力吸振器所产生的“吸振”力同时作用在转子上，能够抑制较大的振动。所述磁流变弹性体动力吸振器的构成如下：轴承内圈、滚珠、轴承外圈、连接环、纵向支撑弹簧、纵向吸振器外壳、纵向吸振器电磁铁、纵向吸振器磁流变弹性体、横向吸振器外壳、横向吸振器电磁铁、横向吸振器磁流变弹性体和横向支撑弹簧；其中：轴承内圈套装在转子上，轴承外圈布置在轴承内圈外部，充作滚动体的滚珠布置在轴承内圈和轴承外圈之间；限位用的连接环布置在轴承外圈外部；纵向吸振器电磁铁、横向吸振器电磁铁分别以轴线纵向布置、横向布置的方式布置在连接环外侧面外部，且二者与连接环外侧面构成接触关系；在纵向吸振器电磁铁外部还设置有用于辅助固定纵向吸振器电磁铁的纵向吸振器磁流变弹性体且二者轴向相对固定，纵向吸振器磁流变弹性体通过纵向支撑弹簧连接着实验台支架或者地面；横向吸振器电磁铁外部还设置有用于辅助固定横向吸振器电磁铁的横向吸振器磁流变弹性体且二者轴向相对固定，横向吸振器磁流变弹性体通过横向支撑弹簧连接着实验台支架或者地面；由轴承内圈、滚珠、轴承外圈组合构成的滚动轴承以及由连接环、纵向支撑弹簧、纵向吸振器外壳、纵向吸振器电磁铁、纵向吸振器磁流变弹性体、横向吸振器外壳、横向吸振器电磁铁、横向吸振器磁流变弹性体和横向支撑弹簧构成的磁流变弹性体动力吸振器能够沿转子的轴向位置进行灵活调整。本专利技术是通过以下技术方案来实现的：首先建立转子系统的模型，利用信号处理技术和模型计算方法得到系统的动力学特性，分析得到转子振动的最大位置处；将磁流变弹性体动力吸振器安装在转子振动最大位置处并固定在定子内圈。当转子系统开始工作时，产生较大的振动，此时开启磁流变弹性体动力吸振器系统；通过调整电流的大小，使得纵向吸振器电磁铁和横向吸振器电磁铁的线圈中产生的磁场发生变化，从而改变磁流变弹性体的动力特性即刚度，进而改变磁流变弹性体动力吸振器系统的固有频率，使其接近转子的振动频率，起到“吸振”的效果，抑制旋转机械的振动。当转子系统的振动较大时，可以同时采用多个磁流变弹性体动力吸振器来抑制振动，即将多个磁流变弹性体动力吸振器安装在转子最大振动位置及其它振动较大的位置并固定，这样多个磁流变弹性体动力吸振器所产生“吸振”力同时作用在转子上，能够抑制较大的振动。本方法能够解决抑制转子系统多处振动较大的问题，即在想要抑制振动的多处位置安装一个或多个磁流变弹性体动力吸振器，利用磁流变弹性体动力吸振器产生的“吸振”效应同时抑制转子多处的振动。与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果是：本方法减少了设备由于振动问题而产生的故障，提高了系统运行稳定性，可以在不停机的条件下进行转子系统振动的抑制，是一种完全在线抑制振动的方法，大大降低了停机的损失；并同时能够抑制转子的多处振动，有较高的使用效率；吸振器的连接环通过轴承连接到转子上，吸振器并不随转子转动，不产生新的不平衡；并且由于磁流变弹性体动力特性的可控制性，使得本方法的抑制精度非常高，抑制振动效果显著，弥补了目前振动抑制领域的不足。附图说明下面结合附图及实施方式对本专利技术作进一步详细的说明：图1为本专利技术磁流变弹性体动力吸振器的原理示意图之理论原理图；图2为本专利技术磁流变弹性体动力吸振器的原理示意图之结构原本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抑制旋转机械转子振动的方法，其特征在于：首先确定小型旋转机械转子系统中转子(1)振动的最大位置；然后使用磁流变弹性体动力吸振器(15)固定在所述转子系统上以进行抑制振动的操作；使用方法具体如下：将磁流变弹性体动力吸振器(15)固定在转子(1)振动的最大位置处，当转子系统产生振幅大于转子(1)直径十分之一的较大振动时，开启磁流变弹性体动力吸振器(15)；利用磁流变弹性体的特性，调整磁流变弹性体动力吸振器(15)的刚度ka值，使其固有频率接近或等于旋转机械转子系统的振动频率，使得机械转子系统的振幅X1减小，旋转机械转子系统的振幅X1越小，抑制转子(1)振动的效果越好；具体参见下述原理式：X1=-maω2+icaω+ka[-m1ω2+i(c1+ca)ω+(k1+ka)]·[-maω2+icaω+ka]-(icaω+ka)2F0---(1)]]>式(1)中，各符号的含义如下：X1为旋转机械转子系统的振幅，ka为磁流变弹性体动力吸振器的刚度值，ma为磁流变弹性体动力吸振器质量，ω为转子转速，ca磁流变弹性体动力吸振器阻尼，m1为转子系统质量，c1为转子系统阻尼，k1为转子系统刚度，F0为转子系统外激励。...

【技术特征摘要】
1.一种抑制旋转机械转子振动的方法，其特征在于：首先确定
小型旋转机械转子系统中转子(1)振动的最大位置；然后使用磁流
变弹性体动力吸振器(15)固定在所述转子系统上以进行抑制振动的
操作；使用方法具体如下：将磁流变弹性体动力吸振器(15)固定在
转子(1)振动的最大位置处，当转子系统产生振幅大于转子(1)直
径十分之一的较大振动时，开启磁流变弹性体动力吸振器(15)；利
用磁流变弹性体的特性，调整磁流变弹性体动力吸振器(15)的刚度
ka值，使其固有频率接近或等于旋转机械转子系统的振动频率，使得
机械转子系统的振幅X1减小，旋转机械转子系统的振幅X1越小，抑
制转子(1)振动的效果越好；具体参见下述原理式：
X1=-maω2+icaω+ka[-m1ω2+i(c1+ca)ω+(k1+ka)]·[-maω2+icaω+ka]-(icaω+ka)2F0---(1)]]>式(1)中，各符号的含义如下：X1为旋转机械转子系统的振幅，
ka为磁流变弹性体动力吸振器的刚度值，ma为磁流变弹性体动力吸振
器质量，ω为转子转速，ca磁流变弹性体动力吸振器阻尼，
m1为转子系统质量，c1为转子系统阻尼，k1为转子系统刚度，F0为转
子系统外激励。
2.按照权利要求1所述抑制旋转机械转子振动的方法，其特征
在于：当转子系统产生振幅大于转子(1)直径的五分之一的较大振
动时，同时采用至少2个磁流变弹性体动力吸振器(15)来抑制振动，

\t即将至少2个磁流变弹...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚红良，许琦，刘子良，崔兆华，闻邦椿，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21