ИССЛЕДОВАНИЕ СИЛОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК АДАПТИВНОГО МАГНИТНОГО ДЕМПФЕРА

  • Евгений Анатольевич Кожухов Сибирский федеральный университет
  • Эдуард Аркадьевич Петровский Сибирский федеральный университет
  • Кирилл Александрович Башмур Сибирский федеральный университет
Ключевые слова: адаптивный демпфер, демпфирование осевых колебаний, демпфирующий материал, магнитная сила, пиннинг, перемагничивание, подшипник, распределение намагниченности, устойчивость, упругая сила

Аннотация

В статье рассматривается проблема дисбаланса рабочего органа высокоскоростных технологических машин, в частности центробежных агрегатов. Современная тенденция развития технологических машин – повышение производительности. Увеличение числа рабочих характеристик устройств может достигаться различными способами: от разработок новых видов устройств и модернизации существующих до повышения частотных характеристик. Поэтому демпфирование резонансных колебаний, вследствие которого повышается надежность технологических машин, является актуальным в современной технике. Выявлены наиболее опасные виды колебаний, которые приводят к значительным разрушениям рабочего колеса. На основе анализа влияния различных осевых колебаний на рабочее колесо предложен способ устранения колебаний при помощи адаптивного демпфера. Демпферы осевых колебаний, работающие на основе постоянных магнитов, имеют перед механическими демпферами следующие технические преимущества: относительная высокая грузоподъемность, большие скорости вращения при больших температурах, отсутствует необходимость подачи рабочей жидкости и т. п. Магнитные гасители колебаний могут работать на сверхвысоких частотах (свыше 9000 об/мин), поэтому необходимо исследовать их работу в близких к предельным условиях. Адаптивность конструкции заключается в применении резинометаллического материала, благодаря которому возникает упругая сила. Рассматривается комплексный подход к демпфированию: сила магнитного взаимодействия действует совместно с упругой силой. Работа нацелена на установление взаимосвязей основных силовых характеристик. Одним из необходимых критериев любой системы является ее устойчивость, которая оценивается в работе при помощи критерия Л.М. Ляпунова. Основные результаты представлены в виде математических зависимостей теоретической модели.

Биографии авторов

Евгений Анатольевич Кожухов, Сибирский федеральный университет

аспирант кафедры «Технологические машины и оборудование нефтегазового комплекса» Института нефти и газа

Эдуард Аркадьевич Петровский, Сибирский федеральный университет

доктор технических наук, профессор кафедры «Технологические машины и оборудование нефтегазового комплекса» Института нефти и газа

Кирилл Александрович Башмур, Сибирский федеральный университет

старший преподаватель кафедры «Технологические машины и оборудование нефтегазового комплекса» Института нефти и газа

Литература

1. Подгорный Ю.И., Мартынова Т.Г., Скиба В.Ю., Пушнин В.Н., Вахрушев Н.В., Корнев Д.Ю., Зайцев Е.К. Определение основных параметров технологического оборудования // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2013. № 3. С. 68–73.
2. Пушнин В.Н., Корнев Д.Ю., Вахрушев Н.В., Скиба В.Ю., Парц К.А. Прогнозирование технических характеристик интегрального технологического оборудования // Труды Братского государственного университета. Серия: Естественные и инженерные науки. 2014. № 2. С. 97–101.
3. ГОСТ Р 31320-2006. Вибрация. Методы и критерии балансировки гибких роторов. М.: Стандартинформ, 2008. 27 с.
4. Подгорный Ю.И., Мартынова Т.Г., Войнова Е.В. Уравновешивание рабочего вала смесителя непрерывного действия // Проблемы повышения эффективности металлообработки в промышленности на современном этапе: сборник материалов 8-й Всероссийской научно-практической конференции. Новосибирск: НГТУ, 2010. С. 127–129.
5. Буряк А.А., Дзензерский В.А. О возможностях самостабилизации движения в системах электродинамической левитации // Строительство, материаловедение, машиностроение. 2006. № 37. С. 65–73.
6. Савин Л.А., Соломин О.В. Активные магнитные подшипники: принципы функционирования и моделирования // Мехатроника, автоматизация, управление. 2009. № 2. С. 33–37.
7. Чернышов Н.Н., Лупиков В.С., Байда Е.И., Крюкова Н.В., Геляровская О.А. Возможности магнитной левитации ферромагнитных тел в градиентном магнитном поле обмоток постоянного тока // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники. 2008. № 1. С. 115–122.
8. Danby G.R., Powell J.R. Design approaches and parameters for magnetically levitated transport system // Superconductivity and its application. London: Elsevier, 1988. P. 318–342.
9. Jayawant B.V. Electromagnetic suspension and levitation techniques // Proceedings of the royal society of London. Series A: Mathematical and Physical Sciences. 1988. Vol. 416. № 1851. P. 245–320.
10. Антонов Ю.Ф., Зайцев А.А., Морозова Е.И. Исследование магнитодинамической левитации и электродинамического торможения грузовой транспортной платформы // Известия Петербургского университета путей сообщения. 2014. № 4. С. 5–15.
11. Петровский Э.А., Башмур К.А., Кожухов Е.А. Исследование характеристик магнитоупругого упорного подшипника скольжения // Computational Nanotechnology. 2018. № 2. С. 68–71.
12. Lebrun R., Ross A., Bender S.A., Quaiumzadeh A., Baldrati L., Cramer J., Brataas A., Duine R.A., Kläui M. Tunable long-distance spin transport in a crystalline antiferromagnetic iron oxide // Nature. 2018. Vol. 561. № 7722. P. 222–225.
13. Верещагин В.П., Клабуков В.А. Математическая модель магнитного подшипника // Вопросы электромеханики. Труды ВНИИЭМ. 2009. Т. 112. № 5. С. 17–22.
14. Богданов Ю.В., Гуськов А.М. Моделирование динамики ротора электрошпинделя на магнитных подшипниках // Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н. Э. Баумана. 2015. № 1. С. 201–220.
15. Голенков Г.М., Бондар С.А. Численный расчёт магнитного поля и основных характеристик электровибратора на основе коаксиально-линейного двигателя с постоянными магнитами // Електротехніка і електромеханіка. 2007. № 1. С. 8–12.
16. Семенов Е.А., Ляхова М.Б., Лукин А.А., Карпенков А.Ю., Лукина Е.А. Методика исследования процессов перемагничивания в магнитных системах Sm-Co-Fe-Cu-Zr при высоких температурах // Металловедение и термическая обработка металлов. 2018. № 8. C. 8–12.
17. Зимина Г.В., Николаева И.И., Таук М.В., Цыганкова М.В. Экстракционные схемы разделения редкоземельных металлов // Цветные металлы. 2015. № 4. C. 23–27.
18. Балакин П.Д., Красотина Л.В., Кривцов А.В. Статика резинометаллического виброизолятора // Омский научный вестник. 2016. № 3. С. 10–14.
19. Earnshaw S. On the nature of molecular forces which regulate the constitution of luminiferous ether // Transactions of Cambridge Philosophie Society. 1842. Vol. 7. P. 97–112.
20. Лазарева Т.Я., Мартемьянов Ю.Ф. Основы теории автоматического управления. Тамбов: ТГУ, 2003. 308 с.
21. Pakshin P.V., Pozdyayev V.V. Existence criterion of the common quadratic Lyapunov function for a set of linear second-order systems // Journal of Computer and Systems Sciences International. 2005. Vol. 44. № 4. P. 519–524.
Опубликован
2019-09-27
Выпуск
Раздел
Технические науки