Концепція віброгасної та віброізолюючої комплексної пасивно-активної магнітної опори на основі повного магнітно-електромагнітного підвісу вертикального шток-валу

Abstract

У статті розглянуто питання концептуального проектування віброгасної та віброізолюючої комплексної повністю магнітної опори пасивно-активного типу. В основу проекту цієї опори покладено повний комбінований магнітно-електромагнітний підвіс малорозмірного ротора зелементами керування. Даний підвіс практично реалізований у вигляді лабораторно-експериментальної установки з радіальними пасивнимимагнітними підшипниками з кільцевих рідкоземельних постійних магнітів і з осьовим керованим електромагнітним упорним підшипником здзеркально розташованими відносно рухомого диска в осьовому напрямі сердечниками броньового типу. Віброгасні характеристики даногоосьового підшипника можуть змінюватись активними опорами в ланцюгах електромагнітів або реалізацією певних заздалегідь визначенихалгоритмів управління при виникненні підвищених вібрацій. Його віброізолюючі властивості можуть бути досягнуті створенням на силовиххарактеристиках ділянок квазінульової жорсткості, що також забезпечується вибором закону управління. Для доказу цієї можливості пошуктаких силових та жорсткісних характеристик у роботі здійснено за допомогою числового математичного моделювання. Показано, що зарахунок застосування у системі управління осьовим положенням диска відповідного закону управління силовими електромагнітами данаелектромеханічна опора дозволяє забезпечувати необхідні віброгасні та віброізолюючі характеристики. Концептуально показано, що у разівертикального розташування валу даний магнітний підвіс може розглядатися в цілому як пасивно-активна віброгасна та віброізолюючакомплексна опора або вантажу, розташованого зверху, або підвішеного знизу тіла. The article considers the issues of conceptual design of a complex vibration-damping and vibration-isolation fully magnetic support of a passive-active type. The project of this support is based on a complete combined magnetic-electromagnetic suspension of a small-sized rotor with control elements. This suspension is practically implemented in the form of a laboratory-experimental rig with radial passive magnetic bearings made of ring rare-earth permanent magnets and with an axial controlled electromagnetic thrust bearing with armored-type cores located in a mirror-like manner relative to the movable disk in the axial direction. The vibration damping characteristics of this axial bearing can be varied by changing the active resistances in the electromagnet circuits or by implementing pre-defined control algorithms when increased vibrations occur. Its vibration-isolation properties can be achieved by creating quasi-zero stiffness sections on the force characteristics, which is ensured by the choice of the control law. To prove this possibility, the search for such force and stiffness characteristics in the work was carried out using numerical mathematical modeling. It has been demonstrated that, due to the use of a corresponding law for controlling power electromagnets in the disk axial position control system, this electromechanical support allows for the required vibration-damping and vibration-isolation characteristics to be provided. It is conceptually shown that in the case of a vertical shaft arrangement, this magnetic suspension can be considered as a whole as a passive-active vibration-damping and vibration-isolation complex support for either a load located above or a body suspended below.