Пошук оптимальних параметрів активних конструктивних елементів підвішування шляхом визначення їхніх інтегральних жорсткістних та демпфувальних характеристик

Анотація

В роботі представлений підхід до моделювання системи «Ротор в активних магнітних підшипниках» та подальшого пошуку оптимальних параметрів опор для забезпечення нерезонансної роботи машини у всьому діапазоні робочих швидкостей обертання. У якості об’єкта дослідження виступають активні магнітні підшипники для ротора промислового вентилятора місцевого провітрювання шахти, що був попередньо встановлений у підшипники кочення та через відсутність необхідного навантаження на них має великі втрати ефективності на тертя. Для вирішення проблем із втратою ефективності, пропонується використовувати активні магнітні підшипники з системою керування на основі пропорційно-інтегрально-похідного регулятора з принципами керування одним входом і одним виходом, що є більш дешевою та простою у впровадженні системою у порівнянні із системами множинного входу і множинного виходу, проте може виступати дієвим засобом для вирішення описаних проблем у роботі машини. Предметом дослідження є динаміка ротора промислового вентилятора в активних магнітних підшипниках, що моделюються за допомогою пружинно-демпферних елементів із коефіцієнтами жорсткості та демпфування, які визначаються за допомогою розробленого у роботі підходу. Він заснований на представленні активних магнітних підшипників як електромеханічної системи із компонентами, динаміка яких у частотному діапазоні описується передатними функціями. Формування передатної функції активного магнітного підшипника в цілому та подальше її включення в систему рівнянь динаміки ротора дозволяє отримати відносно прості залежності коефіцієнтів жорсткості та демпфування підшипників від швидкості обертання ротора. Ці залежності містять у собі фізичні параметри компонентів активних магнітних підшипників та параметри їхніх систем керування, що дозволяє не тільки змоделювати динаміку ротора в таких підшипниках, а і провести пошук їхніх оптимальних параметрів, зокрема значення току зміщення в електромагнітах, необхідного для забезпечення відсутності резонансів ротора із синхронними збуджуючими навантаженнями у всьому діапазоні робочих швидкостей обертання, що підтверджується побудовою залежностей критичних швидкостей ротора від струму зміщення, а також діаграми Кемпбелла для оптимального значення струму зміщення.