近日，课题组在转子动平衡领域的重要研究成果以题为《磁悬浮柔性转子无试重不平衡量分布优化方法》的论文发表在国内T1级别期刊《振动工程学报》上。本文由徐园平副教授担任通讯作者，张仁坤博士为第一作者，姚润晖博士、周扬博士后、崔刚博士、周瑾教授分别位列第三至第六作者。南京航空航天大学为第一完成单位。

转子动平衡是磁悬浮旋转机械的关键制造工艺之一。传统的转子动平衡过程需要反复启停、试重，以获得影响系数、敏感因子等特性响应参数，实施周期长、经济成本高，需研究无试重动平衡方法，以提高磁悬浮旋转机械动平衡工艺的实施效率，降低试运行成本。然而，现有的无试重动平衡方法未考虑不平衡量的随机分布特性，也未考虑磁悬浮轴承动态支承特性导致的系统各阶模态稳定性差异，在平衡高阶模态时会影响低阶模态振动，难以满足全速域运行下的振动水平要求。

为了解决以上问题，该论文提出了一种适用于磁悬浮柔性转子的无试重不平衡量分布优化方法。建立了磁悬浮柔性转子系统全闭环模型，以实验数据辨识了模型中各项参数，依据API617扫频标准验证了模型的准确性。将试运行数据与系统全闭环模型相结合，利用有限元节点离散化描述柔性转子残余不平衡量分布特征，辨识了残余不平衡量分布。以根轨迹法分析各阶模态稳定性，根据特征极点实部建立各阶模态平衡权重系数，以振动最小、修配质量最小为目标，利用NSGA-II遗传算法获取最优修配方案，确保转子系统全速域稳定运行。为验证所提出方法的有效性，在磁悬浮轴承-柔性转子实验平台上开展无试重不平衡量分布优化实验，综合考虑转子全速域下的振动响应要求与动平衡修配代价，从Pareto解集中选择了最佳修配方案。实验结果表明，经过无试重不平衡量分布优化后的磁悬浮转子系统全速域下位移振动响应明显降低，成功跨越了一阶正涡动临界转速，到达额定转速。其中，振动测点M1的位移幅值最大减小了65%，振动测点M2的位移幅值最大减小了46%，验证了本文所提出的磁悬浮转子无试重不平衡量分布优化方法的有效性。

图1 磁悬浮轴承-柔性转子系统实验平台

图2 期磁悬浮轴承-柔性转子系统根轨迹图

图3 不平衡量分布优化Pareto解集

(a) 振动测点M1位移响应   (b) 振动测点M2位移响应

图4 平衡前后振动位移幅值对比

论文链接：待更新。