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磁悬浮转子噪声诊断及产生机理研究

徐军  
【摘要】:磁悬浮转子涉及到机械、电子、计算机、控制和传感器等多学科技术的交叉应用,是机电一体化的装置。到目前,国内尚无一套成熟、完整的噪声检测及振动监测的方法,也没有在磁悬浮转子运转的情况下进行相关的实验验证。 本文首先对实验研究的磁悬浮转子具有的噪声特点作了概括,由此从噪声的特点和产生的机理去进行噪声分类。选择对本底噪声不是特别敏感的声强测试方法,其中介绍了声强测量的原理、误差种类及其运用声强方法的优缺点,最显著的优势是不需要特定的声学环境。其次,探讨了磁悬浮转子噪声测试值得注意的问题:磁悬浮转子声强测试模型的假设、强背景声场下的声强测量、高速旋转下的气流噪声。 在结合转子结构的基础上对磁悬浮转子的噪声源分成:磁力轴承的电磁噪声,主要是由硅钢片的磁滞伸缩引起的;转子驱动电机噪声,包括空气动力、机械和电磁噪声,其中电磁噪声在低频较为显著,主要为电机定子谐波磁场造成的径向力波基频、单边磁拉力和转子电机极对数p(p异步电机极对数)次工作谐波产生;转子—辅助轴承噪声(转子机械运动产生的噪声、转子与机座之间力传递产生的冲击噪声),其中详细讨论了辅助轴承在磁悬浮转子稳定悬浮旋转状态下的噪声(没有涉及升速与降速),包括辅助轴承固有噪声、与轴承制造相关的噪声、轴承安装以后发生的噪声和使用不当引起的噪声。 在实验中,首先对磁悬浮转子噪声测试建模,对转子不同的方位分别在不同的状态下进行了声强测量,得到声源声功率的分布图。根据测试结果识别出了该转子沿轴线方向噪声源的分布情况,在实验中对轴悬浮静止的振动也进行了测试,并结合红外线热成像仪拍摄的主轴图片,对噪声的频率在转子运动中进行了分析,提出可能有的频率成分。 为进一步找出磁悬浮转子噪声频率的分布状况,在理论分析的基础上系统深入地分别对磁力轴承、转子电机、辅助轴承噪声源进行了分析,讨论各部分噪声产生的机理和传递途径,并且计算了几个对转子噪声有显著影响的频率成分,为磁悬浮转子的理论研究和实际应用提供相关的理论依据和一定的指导,同时也为磁力轴承的设计、制造等方面提供了一定的依据。


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