论文部分内容阅读
高速旋转机械在其工作过程中会产生振动,尤其在跨越共振区时振动更为激烈。强烈的机械振动会使零部件产生故障,降低机器工作寿命,因而对系统减振分析十分必要。磁流变液(Magnetorheological Fluid,MRF)是一种由微米级铁磁性颗粒悬浮于载液中的新型智能材料。MRF在外加磁场作用下可迅速形成链状结构而产生磁流变效应。磁场作用下MRF的表观粘度可以产生数个数量级的可控变化,将其应用到阻尼器中能够实现对阻尼器刚度、阻尼值的变化控制。将该阻尼器应用到转子系统中可大幅度降低系统的振动加速度,保证了跨越共振区时的安全稳定性。本文对MRF阻尼器及减振原理进行了理论分析。根据相同磁场强度下挤压模式可提供更高屈服强度的特点,确定了 MRF阻尼器的工作模式为挤压模式。分析了转子系统正常运行的工作条件,得出阻尼器刚度、阻尼的表达式;利用MATLAB对系统状态进行数值求解,分析得出转子系统固有频率主要受支承刚度的影响,而转子振动幅值则主要受支承阻尼的影响。测试并分析了 MRF性能,确定了挤压式MRF阻尼器的结构。以羰基铁粉、二甲基硅油作为主要成分制备了 MRF。利用流变仪对MRF的体积分数、通电电流、剪切速率等相关参数进行性能分析,得出:MRF的应力均随着体积分数、外加电流及剪切速率的增加而增加。结合MRF性能及转子系统的工作状态确定了挤压式MRF阻尼器的整体结构,并利用ANSYS/Workbench对其关键结构-弹性杆进行仿真分析,结果显示其强度满足设计要求。对挤压式MRF阻尼器磁路进行了设计和理论分析,并利用有限元软件分析得出阻尼器内部的磁感线及磁感应强度分布情况,结果表明仿真结果与理论设计相一致。搭建了转子振动控制实验台并对减振性能进行了测试分析,确定了振动控制方案。实验过程分别将MRF的体积分数及磁场强度作为变量,对转子系统的振动加速度进行测试与分析,结果表明:系统的加速度衰减率均随着体积分数与励磁电流的增加而增加。基于以上分析确定了转子系统的振动控制方案并进行了实际测试和分析。相比于未加入MRF时的测试结果,该方案的实施可使转子系统的加速度衰减率达到41.6%,且可平稳跨越转子共振区,实现较好的减振效果。