[发明专利]一种采用位移信号识别磁悬浮轴承轴系跌落轨迹响应方法

说明书

本发明涉及一种采用位移信号识别磁悬浮轴承轴系跌落轨迹响应方法，计算轴系转子恰好能够绕保护轴承内圈转动一圈时的临界公转角速度ω，采集轴心x轴和y轴坐标；计算轴心在x轴和y轴方向上的位移x_p和y_p及t_d时间内各采样点处轴心径向位移r_d；在t_d时间内存在轴系与保护轴承内圈的径向位移r_d小于轴系与保护轴承内圈的间隙D的点，则轴系响应为混合摩擦和弹跳，反之则为钟摆振动或全周摩擦；在单次采样时间长度t_dd是否有转子轴心的y轴方向的位移y_p≥0，若有则轴系响应为全周摩擦，否则为钟摆振动。本发明利用轴系转子两端轴心的x和y方向上的坐标来识别轴系跌落后的响应状态，此识别方法直观简单，且计算速度快并具有良好的精度。

技术领域

本发明属于磁悬浮轴系位移信号后处理技术，涉及一种采用位移信号识别磁悬浮轴承轴系跌落轨迹响应方法，具体为根据轴系转子位移信号区分磁悬浮轴承高速轴系跌落后轨迹响应的方法。

背景技术

磁悬浮轴承稳定运转时不存在机械接触，转子可运行到很高的转速，具备机械磨损小、能耗低、噪声小、寿命长、无需润滑、无油污染等优点，特别适用于高速、真空、超净等特殊环境中。而且磁悬浮轴承的刚度、阻尼可调节，因此在旋转机械领域的应用前景良好。磁悬浮轴承高速轴系发生跌落时，轴系与保护轴承内圈之间将发生碰撞和摩擦。根据ISO14839，磁悬浮轴承轴系跌落后的轨迹响应包括钟摆振动、混合摩擦和弹跳以及全周摩擦。针对不同轨迹响应采用有针对性的控制策略可以有效降低跌落转子和保护轴承的损伤。这就需要一种可以迅速识别轴系跌落后轨迹响应类型的方法。

本发明提出的识别方法是利用轴系转子两端轴心的x和y方向上的坐标来识别轴系跌落后的响应状态，此识别方法可快速识别出轨迹响应类型，为后续控制策略调整打好基础，不但计算速度快而且具有良好的稳定性。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种采用位移信号识别磁悬浮轴承轴系跌落轨迹响应方法，旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一；本方法仅使用轴系转子的位移信号，获取容易，计算简单便捷。

技术方案

一种一种采用位移信号识别磁悬浮轴承轴系跌落轨迹响应方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：计算轴系转子恰好能够绕保护轴承内圈转动一圈时的临界公转角速度ω，并以t_d为第一单次采样时间长度，以采集频率SR采集该时间长度内的轴心x轴和y轴位置坐标；

所述

其中：p为计算系数

步骤2：根据轴心x轴和y轴位置坐标，得知轴心在x和y方向上的位移x_p和y_p，再计算t_d内各采样点处轴心径向位移r_d；

步骤3：在t_d时间内是否存在轴系与保护轴承内圈的径向位移r_d小于轴系与保护轴承内圈的间隙D的点，若有则轴系响应为混合摩擦和弹跳，反之则为钟摆振动或全周摩擦；

步骤4：取第二单次采样时间长度t_dd并查看在t_dd时间内是否有转子轴心的y轴坐标y_p≥0，若有则轴系响应为全周摩擦，否则为钟摆振动；

所述第二单次采样时间长度t_dd＝k×t_d，其中k为计算系数。

所述临界公转角速度ω的计算公式为：其中：g为重力加速度，δ为轴系绕保护轴承内圈转动的半径也即轴系转子与保护轴承内圈之间的间隙D。