НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: SE-BMSTU...o220.pdf (1384.38Кб)

УДК 62, 62-5, 62-681.527

Россия,  МГТУ им. Н.Э. Баумана НИЦ "Курчатовский институт"

Рассматривается проблема стабилизации ротора высокоскоростного электрошпинделя на активных магнитных подшипниках (АМП). Современное развитие машино- и приборостроения, появление новых конструкционных материалов и инструментов предъявляют повышенные требования к производительности и точности обрабатывающего оборудования, что возможно только на базе поиска инновационных решений и подходов к конструированию компонентов станков и обрабатывающих комплексов, в частности, шпиндельных узлов станков. Благодаря принципу магнитной левитации обеспечивается устойчивый бесконтактный подвес ротора в магнитном поле, а применение электронных систем управления позволяет контролировать и управлять поведением вращающегося ротора. Актуальность применения магнитных подшипников для электрошпинделей объясняется следующими причинами: 1) высокие скорости вращения вследствие отсутствия механического контакта; 2) высокая точность позиционирования; 3) возможность мониторинга положения шпинделя и величины магнитных сил; 4) относительно высокая  грузоподъемность АМП (до 106  Н м-2); 5) высокая механическая прочность; 6) возможность изменения жесткости и демпфирования в широких пределах. На мировом станкостроительном рынке высокоскоростные электрошпиндели с магнитными подшипниками отсутствуют (из-за их дороговизны и недостаточной надежности управления), что ставит задачу проведения исследований и поиск путей решения имеющихся проблем.

1. Харламов Б.В. Электрическая машина с магнитным подвесом ротора: а.с. 1152067 СССР. 1986.
2. Шаров В.С., Шнайдер Г.З., Галкин В.И. Электродвигатель переменного тока с электромагнитной подвеской ротора: а.с. 454639 СССР. 1974.
3. Боговой И. Г., Журавлев Ю.Н. Синтез системы автоматического управления радиальными электромагнитными подшипниками // Алгоритмы и программы: информ. бюллетень ВНТИЦ. 1984. № 6 (63). С. 69.
4. Вейнберг Д.М., Верещагин В.П., Данилов-Нитусов H.H., Шереметьевский H.H. Системы магнитного подвеса в исполнительных органах управления ориентацией КА // Известия АН СССР. Механика твердого тела. 1981. № 3. С.152-157.
5. Вейнберг Д.М., Верещагин В.П. К определению основных параметров электромагнитных подшипников // Труды ВНИИЭМ. Вопросы электромеханики. 1989. Т. 89. С. 12-19.
6. Воронков B.C. Исследование динамики магнитного подвеса с инерционной обратной связью в усилителе постоянного тока // Известия ВУЗов. Электромеханика. 1979. № 11. С. 1032-1040.
7. Воронков B.C. Стабилизация вала в активных магнитных подшипниках // Известия АН СССР. Механика твердого тела. 1991. № 4. С. 63 -70.
8. Воронков В.С., Поздеев О.Д. Исследование систем стабилизации магнитного подшипника // Известия АН СССР. Механика твердого тела. 1980. № 4. С. 30-39.
9. Воронков В.С., Поздеев О.Д. Оптимизация системы стабилизации магнитного подвеса // Известия ВУЗов. Приборостроение. 1979. № 9. С. 53-57.
10. Журавлев Ю.Н. Активные магнитные подшипники: теория, расчет, применение. СПб.: Политехника, 2003. 206 с.
11. Линьков Р.В., Урман Ю.М. Влияние системы регулирования подвеса на угловые движения несбалансированного ротора неконтактного гироскопа // Известия АН СССР. Механика твердого тела. 1986. № 4. С. 5-12.
12. Леонтьев М.К., Давыдов А.Л., Дегтярев С.А. Динамика роторных систем, опирающихся на магнитные подшипники // Газотурбинные технологии. 2011. № 3. С . 16-22.
13. Moril S., Katayama K. Control System for a Magnetic Type Bearing: pat. 4795927 US. 1989.
14. Лурье А.И. Аналитическая механика. М.: Физматгиз, 1961. 824 c.
15. Поляхов Н.Д., Стоцкая А.Д. Моделирование электромагнитных процессов в активных магнитных подшипниках // Вопросы образования и науки: теоретический и методический аспекты: тезисы докл. межд. заочн. науч.-практ. конф. (Тамбов, 28 сентября 2012 г.). Тамбов, 2012. С. 96-101.
16. Поляхов Н.Д., Стоцкая А.Д. Об электромагнитных процессах в активных магнитных подшипниках // Мягкие вычисления и измерения SCM’2012: тезисы докл. межд. конф. (Санкт-Петербург, 24-25 июня 2012 г.). СПб., 2012. С. 143-145.
17. Поляхов Н.Д., Стоцкая А.Д. Обзор способов практического применения активных магнитных подшипников // Научное приборостроение. 2012. Т . 22, № 4 . С . 5 - 18.
18. Genta G. Part 3: Dynamics of Rotating and Reciprocating Machinery // In book: Vibration Dynamics and Control. Springer US, 2009. P. 577-824.
19. Schweizer G., Maslen E.H. Ch. 7: Dynamics of the Rigid Rotors; Ch. 10: Dynamics of Flexible Rotors // In book: Magnetic Bearings. Theory, Design and Application to Rotating Machinery. Springer Berlin Heidelberg , 2009. P. 167-189; P. 251-297.
20. Magnetic Bearings, Theory and Applications / ed. by B. Polajžer. Sciyo, Rijeka, 2010.