高速电动机损耗分析及温度场计算

高速电动机的损耗密度大,散热困难,因绕组绝缘易过热而出现寿命减短甚至失效的问题,因此准确地计算异步电动机各个损耗以及准确预测电动机温度场变得尤为重要。本文以一台额定转速为40000r/min的高速异步电动机为例,进行了高速异步电动机损耗的全面分析,基于磁-热单向耦合的有限元方法对高速异步电动机的整体温度场进行了准确计算,并与实验结果进行比较。研究表明,可以忽略高速异步电动机的转子铁耗,高速异步电动机在运行超过某一转速后,电动机温升呈指数规律增加,需要对电动机温升进行监测,同时,磁-热耦合的方法具有一定的准确性。     

1 000 MW汽轮机组N+1支撑轴系的不平衡振动特性研究

由于N+1支撑轴系结构特殊性,西门子1 000 MW汽轮机组轴系不平衡振动特性复杂,导致该机型在实际运行中经常出现振动故障。采用有限元法,根据机组基本结构尺寸,建立了轴系动力学模型,通过数值仿真计算了轴系临界转速和振型,分析了轴系上10个平衡位置加重后轴系额定工作转速3 000 r/min下涡动响应,比较得出轴系不同轴向位置加重对轴系振动的敏感程度和影响规律,从而为该型机组实际运行过程中的振动故障监测和诊断分析提供参考。     

砂粒粒径对航空涡轴发动机压气机叶片冲蚀磨损的影响研究

高原、沙漠和沿海等服役环境中不同粒径的砂粒不可避免地对涡轴发动机压气机叶片造成冲蚀磨损,破坏叶片叶型和动力学特性,严重危及涡轴发动机使用寿命和直升机飞行安全。基于Finnie冲蚀磨损理论推导了颗粒对金属表面的磨损率表达式,分析颗粒粒径对材料冲蚀磨损率的影响,以某型涡轴发动机压气机动叶和静叶为研究对象,设计搭建砂粒冲击速度测试装置和钛合金冲蚀磨损实验装置,通过典型砂粒粒径下冲蚀磨损实验获取磨损率表达式中与靶材材料和冲击速度相关的关键参数,结合气固两相流动力学分析开展砂粒粒径对压气机动叶和静叶冲蚀磨损的影响研究。结果表明：砂粒粒径与冲击速度存在内在关联,材料冲蚀磨损率与砂粒冲击速度呈幂函数关系。实验条件下,砂粒粒径由177 μm增至423 μm时,其冲击速度平均降低约17%。压气机动叶和静叶的磨损集中区域不随砂粒粒径的改变而变化,但磨损程度差异明显,其中177 μm砂粒对动叶和静叶造成的最大冲蚀磨损率浓度值相比423μm砂粒分别增加91%和131%。研究结果为涡轴发动机压气机叶片抗磨损设计提供了理论参考。     

摩擦负阻尼与伴生阻尼对低速工况下液压缸振动的耦合作用机制

摩擦负阻尼与伴生阻尼耦合作用于低速液压缸,诱发液压缸振动、冲击,制约了液压装备的精密性能。考虑低速工况下摩擦的负阻尼与伴生阻尼效应,建立了液压缸运动非线性模型,基于摄动理论推导了液压缸速度脉动率解析表达式,分析了液压缸振动幅度与频率的变化特征,揭示了负阻尼与伴生阻尼对振动的耦合作用机制。研究结果表明：负阻尼促进系统振动,伴生阻尼抑制系统振动,负阻尼与伴生阻尼存在对立竞争关系。当系统速度低于0.61倍Stribeck速度vs时,负阻尼效应增强,伴生阻尼效应降低,振动随运行速度增大逐渐加剧;当运行速度高于0.71vs时,负阻尼效应减小,伴生阻尼效应先增大后减小,振动幅度逐渐下降直至平稳运行;当系统工作在0.61vs至0.71vs区间时,负阻尼效应达到最大,伴生阻尼效应达到最低,振动幅度急剧增大,频率下滑,形成尖脉冲冲击。研究结果揭示了摩擦对液压缸振动特征的影响机制,为精密液压装备的稳定运行与控制提供了理论参考。     

一种构建机械设备健康状态评价指标体系的方法研究

从机械设备的状态监测、经济性和安全影响角度出发,选取了可靠性、维修性、技术性能、经济性、监测性和安全性6个方面的健康指标,建立了健康指标体系.在分析机械设备功能结构关系的基础上,进行了功能结构划分,从基本功能单元的健康指标评价开始,采取"从下而上"的方式,逐级往上评价,最后得到机械设备各系统的健康评价值,从而实现机械设备的整体状态评价.最后以回转窑为例进行了分析说明,该评价方法简便易行,能为机械设备健康维护策略提供定量性决策理论依据.     

集成式多功能振动信号测试系统的研制

针对目前振动信号测试系统的不足之处,研制了集成式多功能振动信号测试系统,适用于多路加速度及位移信号感应、滤波及放大处理、数据采集及分析.系统由传感器、集成式信号采集装置、计算机系统组成.集成式采集装置集信号调理电路、数据采集电路、通信电路、电源电路于一体,其中信号调理电路和数据采集由计算机编程控制,使软件与硬件有机结合在一起.系统自带电源,结构紧凑,集成度高,携带使用方便,测试操作简单易学,应用范围广.最后,经试验测试效果很好.     

大型重载支承轴的疲劳裂纹时间序列诊断分析

大型重载支承轴隐蔽部位由于发生不可观测的突发性疲劳断裂，严重影响正常生产，给企业带来重大经济损失；分析这类支承轴的结构特点与振动信号特征之间的关系，运用时序分析方法对振动信号进行建模，并采用残差σ２a和归一化残差平方和NRSS作为识别疲劳裂纹状态的特征指标，有效诊断出了支承轴的疲劳裂纹程度。实验结果表明，采用σ２a和NRSS作为特征指标的时序分析方法对大型重载支承轴隐蔽部位的疲劳裂纹状态进行诊断，比常规的时频幅值特征分析法更为敏感有效、简便易行，且具备很强的实用性。     

湿法电解（槽压）智能巡检与生产指导管理系统

针对目前周内湿法电解生产过程中电解槽极板量大、监测点多、数据处理量复杂、电磁干扰大、现场腐蚀严重等现状,运用现场总线技术,将采集到的信号送入上位机的监测分析软件系统中,进行计算分析和逻辑判断,开发了湿法电解槽压智能巡检与生产指导管理系统,实现电解过程电调数据的采集与管理,并可通过检测到的电压信号变化来准确判断电解过程中冷、热板现象,提高金属的析出率.在实了际应用中也表明该系统能起到较好的增效降耗效果.     

基于影响系数和滞后角的相位测定含义分析法

结合转子动力学和数学矢量线性特性,提出一种基于影响系数和滞后角来正确确定振动仪相位测定含义的新方法。首先,利用影响系数法,分析标准脉冲信号与振动信号的导前或滞后关系,以确定出不平衡方向位置;然后,根据滞后角定义,反推振动响应的正高点,计算出反推相位角,找出该角度与实测相位角的关系,从而推出振动仪所测转子同频振动相位的含义;最后,在无任何已知相位参考和比较的情况下,以LM S测试系统所测定的相位,应用该方法进行分析。结果表明该方法操作简单方便,能准确分析出各类振动仪相位测定的含义。     

基于有限元模型的电机零部件与整机结构振动关联特性

针对电机由多个复杂零部件组合而成导致系统振动故障难以准确诊断的问题,推导了含定子绕组、铁芯、端盖、转轴等电机零部件系统结构动力学方程,采用有限元法构建了某型异步电机零部件与整机系统动力学模型,并运用锤击法验证了建模法的有效性。通过分析无相对位移连接组件与整机有限元模型的固有频率值,得出底板、定子绕组、转轴、铁芯、前端盖及后端盖零部件对整机前三阶模态的贡献程度依次增大;研究零部件间连接方式对电机固有频率的影响,发现电机各阶固有频率随着零部件间连接刚度值增大而增加规律,这些可为电机振动故障分析与动力学设计提供参考。