基于CFD动网格的无油涡旋压缩机性能研究

无油涡旋压缩机的内部流场研究,对于提升无油涡旋压缩机的性能有着重要的影响。通过对无油涡旋压缩机的内部流场建立三维非定常CFD数值模拟,以空气作为工质,运用动网格技术对其腔内工质的流动规律和状态分布以及在不同电机转速驱动下无油涡旋压缩机的质量流量做了详细分析。分析表明:工质的质量流量随主轴转速的增大而增大;在压缩机工作过程中,随着主轴的转动,工质气体在工作腔内压力和温度均逐渐增大,且分布不均匀。     

考虑运动副间隙的动涡旋盘运动学特征及磨损研究

动涡旋盘与十字滑环组成的运动副间隙易造成涡旋压缩机产生振动与冲击。通过在低转速条件下对动涡旋盘、十字滑环等关键运动部件进行运动学仿真，揭示十字滑环与动涡旋盘产生冲击的原因。运动副之间的磨损增大十字滑环与动涡旋盘之间的冲击，通过试验研究涡旋压缩机工作过程中十字滑环与动涡旋盘配副的磨损特征，预测涡旋盘的工作寿命。研究发现：十字滑环凸键对机架键槽的冲击比对动涡旋盘键槽的冲击更大，而它与动涡旋盘键槽组成的运动副间隙与动涡旋盘自转现象具有显著的正相关性，动涡旋盘自转过大易造成涡旋齿干涉撞齿；当十字滑环凸键与动涡旋盘键槽接触角磨损至5.443°时，动涡旋盘在x、y轴方向上的平均角速度较理想状态下增加了约120%，此时涡旋齿即将发生首次干涉现象。     

三涡圈涡旋压缩机的性能研究北大核心

由型线方程建立三涡圈涡旋压缩机涡旋齿的几何模型,利用积分法计算得到三涡圈涡旋压缩机工作腔容积随主轴转角的变化规律,并对其工作过程进行分析,得出6个工作腔分别以π/3为周期依次完成吸气、压缩以及排气过程。给出三涡圈涡旋压缩机压缩过程中容积腔内压力的计算方法,在此基础上对比分析单涡圈、双涡圈以及三涡圈涡旋压缩机的工作腔容积特性、工作腔内压力的变化规律以及排气孔面积的变化规律,得出三涡圈涡旋压缩机的排气更加稳定,更适用于低压比场合。     

涡旋压缩机动涡盘组件自动装配专机设计

针对目前涡旋压缩机动涡盘组件装配自动化水平低、劳动强度大的现状,考虑涡旋压缩机装配线的特点,设计了一种涡旋压缩机动涡盘组件自动装配专机,详细介绍了专机的总体方案及结构布局、机械结构、气动系统和控制系统。装置采用PLC控制,通过伺服电机驱动的丝杠螺母机构实现工位间精确切换,气动系统实现物料夹取,伺服电动缸模块化的闭环控制系统控制压装过程,传感器监测装配过程相关参数,合理的结构设计保证装配顺利完成。研究分析表明:该装置结构简单、操作方便、自动化水平较高,既可自动装配又可以手动装配,能够满足工程需要。     

UG软件在涡旋压缩机涡旋盘设计与加工中的应用

介绍基于UG软件的涡旋压缩机涡旋盘的三维建模、加工轨迹规划、G代码生成和加工仿真,为涡旋压缩机涡旋盘的设计、生产提供了行之有效的方案.     

UG软件在数控加工中的应用

主要介绍了UG-CAD/CAM软件在涡旋压缩机的两个主要部件———动涡盘和静涡盘数控加工中的应用,并从模型的建立、数控编程、模拟仿真、后置处理、加工程序的生成等几个方面作了分析。实际应用表明,UG软件在数控加工中的应用不仅大大节省了计算工作量,而且避免了手工编程的出错率,提高了加工质量和加快了生产周期。     

基于ANSYS的变径基圆渐开线涡旋型线的仿真分析

由于气体力的作用,不同型线的涡旋盘均会产生变形,从而影响整机效率。为了研究变径基圆渐开线涡旋盘的变形问题,利用ANSYS有限元分析软件,对其在气体力作用下的应力分布与变形情况进行分析,通过与圆渐开线型线涡盘的对比,证明变径基圆渐开线型线的应用可有效地改善涡盘的应力与变形量,减少因变形产生的气体泄漏量,从而能够提高膨胀机效率,且结构更加紧凑。     

微小型压缩空气储能系统用涡旋压缩机流动特性研究

以空气为工质,基于计算流体动力学方法,对无油空气涡旋压缩机在变工况运行条件下进行了三维非稳态数值模拟。研究发现：动静涡旋齿之间存在的径向间隙,会使得压缩机工作腔内温度、流速和压力的分布不规律;增大转速,不但可以增加涡旋压缩机的质量流量,而且还可以减小切向泄漏量,进而提高压缩机的工作效率;排气压力过大,会降低涡旋压缩机的基本输出性能;在低转速下,过高的排气压力会使得压缩机排气口出现“净回流”现象。     

涡旋压缩机静盘内外瞬态传热性能的研究

静盘内外侧快速传热对涡旋压缩机的工作性能至关重要。通过分析涡旋压缩机的结构,获得压缩热传递的主要途径。设计弧形和直形2种不同结构的散热翅片,选用铸铁、铸铝2种材料,建立涡旋压缩机静盘的三维模型。运用有限元方法进行静盘内外侧瞬态传热的数值计算,获得内外侧传热过程中由瞬态到稳态的规律。以达到稳态传热时间为依据,确定静盘的材料和散热翅片结构,以实现快速瞬态传热。研究表明:铸铝材料、弧形翅片结构的静盘瞬态传热性能更优,能够实现静盘内外侧的快速传热。研究结果为涡旋压缩机的强化传热提供技术参考。     

基于动网格的涡旋压缩机内部流场数值模拟

采用局部弹性变形与网格重划的CFD动网格技术,对涡旋空气压缩机动态流场进行数值模拟。该模拟以理想气体为工作介质,满足流体控制方程及气体状态方程,湍流模型采用标准k-e模型。计算得到了涡旋压缩机随时间周期变化的质量流量、流场分布及压力、温度分布,观测到涡旋压缩机内旋涡生成、运动、增大或缩小等现象。     

燃料电池空压机气磁悬浮系统的协同控制研究

针对燃料电池空压机目前存在的驱动和支承问题,提出一种箔片动压轴承和动力磁轴承一体化的气磁悬浮型空压机。基于空压机的结构组成,建立空压机磁悬浮支承力、气悬浮支承力以及空压机转子动力学数学模型;基于燃料电池空压机转子系统动力学模型的状态空间方程,设计抗干扰强的协同控制器,并对它进行了转速、驱动转矩、转子悬浮位移以及电磁调节力等关键物理量的仿真分析。结果表明：协同控制在响应、抗干扰以及鲁棒性方面的控制优于PID控制。基于协同控制和PID控制建立了控制实验平台,并对空压机转子的气磁悬浮进行分析,进一步验证了协同控制具有优良的控制效果和良好的控制性能。     

Application of Lorentz force to a magnetic levitation system for a non-magnetic thin plate

This paper proposes a new magnetic levitation system using both Lorentz force and Coulomb force for a non-magnetic thin plate. The eddy current induced in a conductive plate generates not only the repulsive force between an ac electromagnet and the plate but also the heat loss. To take a new levitation force different from that Coulomb force, electromagnets was arranged at just sides of the eddy current path. In this case, since the magnetic flux act as vector product to the eddy current, quasi-static Lorentz forces are generated to the plate effectively. First, for verifying the mechanism of the generation of quasi-static Lorentz forces, experimental equipment having three U-shape ac electromagnets was fabricated. As a result, new forces equivalent to the Lorentz forces, which was proportional to induced currents of additional electromagnets, was extracted. Further, the tendency of forces verified in that experiment was also verified by finite element analysis.     

主动磁悬浮电主轴系统建模与控制参数分析

为实现磁悬浮电主轴的稳定悬浮运行并满足加工精度要求,通过对某型号主动磁悬浮电主轴的结构和控制原理进行研究,在忽略主轴转子磁化和磁漏等非线性因素影响的前提条件下,通过对主轴转子在磁悬浮轴承中的受力分析,建立了磁悬浮轴承的电磁支承力与轴承气隙偏移量及控制电流的表达式,对基于不完全微分PID控制的磁悬浮电主轴系统的临界转速与磁悬浮轴承的电磁刚度进行了定量研究,得到不同PID控制参数下,磁悬浮轴承支承刚度随涡动频率的变化曲线及固有频率随PID控制参数的变化曲线图。研究结果为磁悬浮电主轴控制系统进一步设计使用和分析优化提供了依据。     

单螺杆压缩机星轮夹具的设计与分析

分析并设计了单螺杆压缩机星轮的夹具,应用三维建模软件建立了星轮夹具的三维实体模型,并利用有限元分析软件对不同厚度的夹具在工作过程中产生的位移变化进行了分析及比较.最终确定了夹具的最佳厚度为11.5 mm或12.5 mm.     

数控机床永磁直线电动机磁悬浮运行机制研究

为实现数控机床永磁直线同步电动机的磁悬浮运行,须对电动机的电磁推力和悬浮力进行实时控制。电磁推力和悬浮力的计算是数控机床磁悬浮永磁直线同步电动机设计及控制的基础。根据数控机床永磁直线同步电动机的磁悬浮运行机制,推导出电动机的电磁推力和悬浮力与电流之间关系的数学模型。并用Ansoft对电磁推力和悬浮力进行有限元分析,将解析计算结果与Ansoft的计算结果进行比较,验证了数学模型的有效性与正确性,为数控机床永磁直线同步电动机磁悬浮控制系统的分析与设计提供依据。     

主动磁悬浮支承系统的建模与电磁设计研究

介绍了主动磁悬浮支承系统的工作原理,建立了系统的力学方程和电学方程,对一种基于E型结构电磁铁的磁悬浮支承系统进行了电磁铁电磁参数设计的理论分析和实例计算,并利用ANSYS软件完成了该E型电磁铁的二维电磁场有限元校验。在此基础上,根据所设计的四自由度磁悬浮支承实验样机,阐述了磁悬浮支承系统的数控系统结构组成,并完成了悬浮实验测试。实验验证了该样机理论设计的正确性,为磁悬浮支承系统的进一步设计提供参考。     

Development of a newly structured variable preload control device for a spindle rolling bearing by using an electromagnet

For high speed and high efficiency machining, the spindle of modern machine tools simultaneously requires high speed and high stiffness characteristics, and its range of use rotation is becoming wider. Both heavy cutting at low speed and light cutting at high speed must be carried out successively in series with a single machine tool spindle. As such, many studies are being carried out on variable preload control methods that apply a preload to a spindle rolling bearing, as an alternative to the existing fixed position preload and constant pressure preload methods. This paper introduces a newly structured variable preload control device that can arbitrarily adjust the preload applied to spindles employing a rolling bearing. The device controls the coil current on an electromagnet and thereby uses the magnetic force between the electromagnet and a magnetic substance to arbitrarily control the preload applied to the rolling bearing during operation. A prototype for the variable preload control device of the proposed structure was created and a functionality test was then carried out with a test bench prepared using a load cell. The operating principle of the proposed device was verified and the interrelationships between the coil current on the electromagnet and the preload applied to rolling bearing were analyzed through the functionality test. Lastly, the fabricated variable preload control device was applied to a prototype of a spindle system, and a rigidity test was carried out. The test results confirmed that the variable preload control device operates properly and smoothly.     

平板型高速开关阀控制特性研究

为研究某型平板高速开关阀(HSV)的控制特性，探索其小电流驱动控制机制，描述开关阀的结构组成及工作机制，建立数学模型，并定性说明其静态压力控制特性；基于开源电磁分析软件FEMM建立电磁铁的有限元模型，获得电磁力及磁通密度在工作气隙与线圈电流坐标空间的分布规律；建立开关阀的机-电-液联合仿真模型，研究其静态压力控制特性，重点描述线圈电流、阀板位移、磁路电感、控制腔压力的动态响应过程，阐明该电磁阀实现小电流驱动控制的机制；最后，测试HSV静、动态性能进行对比验证。实测结果表明：仿真模型较好地刻画了平板高速开关阀的静、动态特性，阐明了小电流驱动的机制，可为低功耗产品开发提供重要参考与借鉴。     

一种新型超导混合磁悬浮轴承的悬浮力特性分析

针对普通高温超导磁轴承刚度小、承载力低、悬浮间隙难以调节等不足,设计了一种由永磁体、超导块材及超导线圈组成的新型悬浮系统。在此基础上,利用临界态模型及商用有限元软件分析了其悬浮力随间隙变化的规律,通过分析对比,证明了仿真计算与实验测试具有良好的一致性。研究结果表明:引入超导线圈可提高轴承的承载能力,增大轴承刚度,便于调节悬浮间隙,有利于其高速稳定运行,同时还能降低系统的功耗。