一种抑制旋转机械转子振动的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于机械工程领域，具体涉及一种抑制旋转机械转子振动的方法。
【背景技术】
[0002] 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。
[0003 ]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。
[0004] 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。
【发明内容】
[0005] 本发明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。本发明具体提出了一 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。
[0006] 本发明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；
[0007] 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；
[0008] 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1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乂:越 小，抑制转子振动的效果越好;具体参见下述原理式：
⑴
[0010]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，i = 0，Ca磁流变 弹性体动力吸振器阻尼，mi为转子系统质量，C1为转子系统阻尼，Iu为转子系统刚度，Fo为转 子系统外激励。
[0011] 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。
[0012] 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；
[0013 ] 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；
[0014] 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；
[0015] 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。
[0016] 本发明是通过以下技术方案来实现的：
[0017]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。
[0018] 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。
[0019] 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。
[0020] 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。
[0021] 与现有技术相比，本发明具有的有益效果是: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】
[0022]下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：
[0023]图1为本发明磁流变弹性体动力吸振器的原理示意图之理论原理图；
[0024]图2为本发明磁流变弹性体动力吸振器的原理示意图之结构原理图1;
[0025]图3为本发明磁流变弹性体动力吸振器的原理示意图之结构原理图2;
[0026] 图4为本发明抑制转子多处振动原理示意图（图中为3处）。
[0027] 附图标记含义说明：转子1、轴承内圈2、滚珠3、轴承外圈4、连接环5、纵向支撑弹簧 6、纵向吸振器外壳7、纵向吸振器电磁铁8、纵向吸振器磁流变弹性体9、横向吸振器外壳10、 横向吸振器电磁铁11、横向吸振器磁流变弹性体12、横向支撑弹簧13、圆盘14、磁流变弹性 体动力吸振器15(由2~13组成）、支撑16。
【具体实施方式】 [0028] 实施例1
[0029] -种利用磁流变弹性体动力吸振器抑制旋转机械转子系统振动的方法，参见附图 1-4,本实施例是为了抑制旋转机械转子系统的振动以减少设备故障，提高系统运行稳定 性，弥补目前抑制振动技术的不足而提出的一种利用磁流变弹性体动力吸振器引起的"吸 振"效应，使其固有频率接近或等于转子系统振动频率来实现抑制振动的方法。
[0030] 在图3所示的系统中，转子1中有一处位置需要抑制振动，在需要抑制振动的位置 放置磁流变弹性体动力吸振器，同时开启降低振动，能够很好的解决抑制振动问题。在图4 中，若转子1中有多处位置需要抑制振动，本实施例亦能够解决此问题，即在需要抑制振动 的每个位置均放置磁流变弹性体动力吸振器，同时开启降低振动，如图4所示，在转子上放 置了 3组磁流变弹性体动力吸振器系统，能够很好的解决抑制振动问题。
[0031 ] -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1振 动的最大位置；<