磁悬浮轴承的刚度阻尼测量

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磁悬浮轴承(AMB)转子系统中，对于磁悬浮轴承基本原理的研究已比较完善口 ]，而分析研究磁悬浮轴承转子系统特性问题尚不够成熟，其困难主要在于磁力轴承刚度阻尼的确定，因为磁力轴承是- 个复杂的机、电、磁耦合系统，无法使用传统的滑动轴承或滚动轴承的刚度阻尼系数计算方法。

因此，采用力锤敲击产生的脉冲信号，测量某-磁悬浮轴承试验台的磁悬浮轴承悬浮时的刚度阻尼系数。首先通过有限元仿真辨识出该磁悬浮轴承的刚度阻尼系数，然后在仿真的基础上利用试验测量出刚度阻尼系数。

刚度阻尼测量的基本理论首先建立磁轴承悬肛制系统的数学模型，在忽略转子重力和外部干扰力的情况下，转子所受到的电磁力为 ]：F -Fl-F2r(I。-i )。 (I。i )L( 。- ) ( 。 ) COSf (1)。4rex10 H/m，为真空磁导率；N为单级线[2][3]1-4]张云电.夹心式压电换能器及其应用[M].北京：科学出版社 ，2006。

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作者简介：陈 曦 (1987 )，男，湖北京山人，硕士研究生，研究方向为机械设计；李浩莹 (1973 )，男，河南南阳人，教授，博士研究生导师，研究方向为微纳生物制造与纳米制造装备。

-磁悬浮轴承的刚度阻尼测量3 磁 悬浮轴承的刚度阻尼测量采用力锤敲击施加激振力来计算磁悬浮轴承的刚度阻尼。利用位移传感器测量出磁悬浮轴承处转子的位移响应，计算出相应的速度响应，通过测得的电流，利用式(1)计算出此时的电磁力，部分时间段的计算参数如图4所示。

t/s图4 部分时间段内的位移、电磁力和速度响应根据式(2)选戎部时间段测量结果，计算磁悬浮轴承的刚度阻尼l7]，分别为：Ke4.077 3×10 N/mCg：753.863 6 N·s/m利用计算的刚度阻尼可以反算出转子所受的电磁力 ，由局部扩展到全时间历程 ，可得到全局的电磁力。由所测电流和位移，利用式(1)可计算出转子所受到的全局电磁力。比较 2组计算所得的电磁力，可以判断出计算所得刚度阻尼的正确性。两者对比如图 5所示。

由图 5可以看出，利用计算的刚度阻尼反算出的电磁力与电磁力计算公式计算结果基本-致。

t/s(a)局部时间段电磁力的对比《机械与电子12013(2)t/s(b)全时间历程电磁力的对比图 5 电磁力公式算出的电磁力与所测刚度阻尼合成电磁力的对比4 结束语提 出了-种磁悬浮轴承刚度和阻尼系数的测试方法▲行了力锤敲击试验仿真，对磁悬浮转子系统施加单位脉冲力，并进行了计算。根据单 自由度系统振动理论，辨识出磁悬浮轴承的刚度和阻尼系数。基于力锤脉冲激振试验测量出相应的支承反力、位移响应及速度响应，并辨识出该试验台的刚度和阻尼系数。