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清华大学学报(自然科学版)  2016, Vol. 56 Issue (2): 176-184    DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2016.22.007
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静载荷作用下偏心转子电磁振动特性
徐学平, 韩勤锴, 褚福磊
清华大学 机械工程系, 北京 100084
Electromagnetic vibration characteristics of an eccentric rotor with a static load
XU Xueping, HAN Qinkai, CHU Fulei
Department of Mechanical Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China
全文: PDF(2325 KB)  
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 偏心转子不仅受动载荷作用, 还受静载荷作用。该文推导了转子同时考虑动、静偏心的气隙长度统一公式, 利用数值方法计算出作用于转子的不平衡磁拉力(UMP), 建立了UMP、静载荷(重力)、不平衡质量激励力作用下转子系统的运动微分方程。分析了动偏心和动静复合偏心情形下不计静载荷时和考虑静载荷时转子系统的轴心轨迹和位移频谱, 讨论了静偏心方向、初始静偏心量对转子系统振动特性的影响。结果表明: 静偏心方向影响转子轴心轨迹的位置分布, 使位移频谱中幅值周期性变化, 静偏心量的增加使位移频谱中出现4倍旋转频率的振动分量。静载荷对转子系统的作用可视为该静载荷方向上大小恒定的静偏心。
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作者相关文章
徐学平
韩勤锴
褚福磊
关键词 振动不平衡磁拉力静载荷静偏心静偏心方向    
Abstract:An eccentric rotor does not only occur with dynamic loads, but also has vibrations with static loads. A unified formula is given for the air-gap length for an eccentric rotor considering both the dynamic and static eccentricities. The unbalanced magnetic pull (UMP) of the rotor is calculated numerically. Differential motion equations are given for the rotor system for the effect of UMP, static load (gravity), and unbalanced mass excitation. The rotor shaft orbit and displacement spectra are analyzed for a dynamic eccentricity and a mixed eccentricity with a static load. The direction and magnitude of the static eccentricity are related to the vibration characteristics of the rotor system. The results show that the static eccentricity angle affects the rotor shaft orbit and makes the displacement frequency component amplitudes vary periodically. A harmonic appears at four times the rotating speed with increasing static eccentricity. The effects of a static load on the rotor system can be regarded as a static eccentricity in the direction of the load.
Key wordsvibration    unbalanced magnetic pull    static load    static eccentricity    direction of static eccentricity
收稿日期: 2014-09-24      出版日期: 2016-02-15
ZTFLH:  TH113.1  
基金资助:国家自然科学基金资助项目(11272170)
通讯作者: 韩勤锴, 助理研究员, E-mail: hanqinkai@hotmail.com     E-mail: hanqinkai@hotmail.com
作者简介: 徐学平(1990—), 男(汉), 湖北, 博士研究生。
引用本文:   
徐学平, 韩勤锴, 褚福磊. 静载荷作用下偏心转子电磁振动特性[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2016, 56(2): 176-184.
XU Xueping, HAN Qinkai, CHU Fulei. Electromagnetic vibration characteristics of an eccentric rotor with a static load. Journal of Tsinghua University(Science and Technology), 2016, 56(2): 176-184.
链接本文:  
http://jst.tsinghuajournals.com/CN/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2016.22.007  或          http://jst.tsinghuajournals.com/CN/Y2016/V56/I2/176
  图1 电机偏心转子气隙示意图
  图2 不同转速下重力对动偏心转子轴心轨迹的影响
  图3 不同转速下重力对动偏心转子位移频谱的影响
  图4 不同转速下重力对动静复合偏心转子轴心轨迹的影响
  图5 不同转速下重力对动静复合偏心转子位移频谱的影响
  图6 不同静偏心方向时转子的轴心轨迹
  图7 不同静偏心方向时转子的位移频谱
  图8 不同静偏心率时转子的位移频谱
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