球式自动平衡装置在倍频激励下的研究*

谢燕琴，刘 进

(江西工业工程职业技术学院，江西 萍乡 337055)

球式自动平衡装置在倍频激励下的研究*

谢燕琴，刘 进

(江西工业工程职业技术学院，江西 萍乡 337055)

阐述了球式自动平衡装置在倍频激励下的研究意义，介绍了产生半倍频激振力和二倍频激振力的原因和振动特性，构建了在倍频激励下的运动方程，并应用Matlab软件研究了其动态特性。

球式自动平衡装置；研究意义；Matlab；倍频激振力； 运动方程

1 引 言

球式自动平衡装置具有结构简单、易制造、成本低、安全可靠，又不需要提供外部能源，有广泛的应用前景等这些优点，所以倍受国内外学者关注[1]。目前，从国外和国内来看， Chung Ro和J.Chung，I.Jang分别针对Jeffcott转子和Stodola Green转子研究了球式自动平衡装置的稳定性和动力学行为。哈尔滨工业大学计算了球式自动平衡装置自动消除转子不平衡所需要的条件等[2-3]。

上述研究都只考虑了基频激振力，而忽略了高次倍频激振力和分数倍频激振力的情况。根据有关数据显示，由于倍频激振力产生的故障率高达70%，造成的损失无法估计[4]。例如1986年4月前苏联切尔诺贝利核电站2号机组基座发生松动事件。

惨痛的教训和严峻的现实迫使人们对球式自动平衡装置在倍频激励下的动态特性进行研究，研究的意义如图1所示。半倍频和二倍频激振力具有代表意义，由于篇幅限制，因此笔者将以半倍频和二倍频为例，阐述球式自动平衡装置仅在半倍频和二倍频激励下的动态特性。

图1 研究意义示意图