机械工程学报 ›› 2025, Vol. 61 ›› Issue (7): 421-430.doi: 10.3901/JME.2025.07.421
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程文杰1, 王瑜琛1, 卜婵1, 肖玲1, 冯圣2, 徐国徽3
CHENG Wenjie1, WANG Yuchen1, BU Chan1, XIAO Ling1, FENG Sheng2, XU Guohui3
摘要: 径向被动永磁轴承在轴向方向并不稳定,导致装配困难。另外,由于材料和充磁原因,实际永磁体的磁场一般低于理论值,使得这类轴承的刚度计算存在误差。为了解决上述问题,以轴向充磁斥力型径向轴承为研究对象,首先采用等效磁荷理论建立轴承数学模型,计算获得装配过程中的轴向磁力和轴向刚度,径向磁力和径向刚度。然后引入球铰,建立单跨转子静力学模型,求解出装配完成后两个轴承的载荷分配量和对应径向刚度(水平刚度、竖直刚度)。最后,搭建了实验台,测量了轴向磁力、轴向刚度和径向刚度,并实现了转子的完全悬浮。理论计算和有限元仿真结果吻合,计算表明1.5 kg的永磁体,理论上能产生最大1 368 N的轴向磁力和700 N的径向磁力。实验结果表明:由于充磁不足,最大轴向力降低至1 028 N;实验轴承能完全悬浮18 kg的转子,测量的轴、径向刚度数量级分别在105N/m和104N/m。研究工作为后续永磁-滑动轴承的承载特性和动力学特性研究提供了理论依据。
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