车辆电磁制动器电磁体磁场分析

采用有限元法建立电磁体－摩擦环三维模型。考虑电磁体和摩擦环之间的磁接触,对电磁体进行电磁场分析,得到电磁体内部磁感应强度关于电磁体长轴呈对称分布,而关于短轴呈不对称分布的结论。分析了气隙大小对于电磁吸力的影响,得到了电磁吸力－气隙关系曲线,最后利用电磁体试验台,对电磁吸力－气隙关系曲线进行试验验证。     

基于销-盘材料互换试验的钴基合金摩擦磨损特性研究

以销-盘互换试验为基础,通过对比销-盘材料分别为42CrMoV-Stellite6和Stellite6-42CrMoV时,摩擦因数与磨损体积随速度、磨程的变化规律,研究钴基合金Stellite6的摩擦磨损性能。试验结果表明,Stellite6的摩擦因数随滑动速度的增大而减小,随磨程的增加逐渐增大之后达到稳定状态;磨损体积随速度和磨程的增大而增大,跑合阶段与稳定磨损阶段的分界点随速度的增大而减小。销-盘材料为42CrMoV-Stellite6较之销-盘材料为Stellite6-42CrMoV,摩擦因数与磨损体积差别很大,在工程应用中,需要根据实际工况,设计与之具有相同接触特征的试验以获得材料的摩擦磨损性能。     

基于COMSOL直流电磁阀电磁仿真计算

基于有限元仿真软件COMSOL对某电磁阀的电磁铁进行仿真计算,得到了电磁铁磁场分布情况和磁感应强度分布情况,并对电磁力进行积分计算和对比。在磁路中磁感线密度较大,在其余位置存在少量的漏磁。磁感应强度在静铁芯与动铁芯较大,磁感应强度最大值在动铁芯中心处为0.93 T。该电磁铁的电磁吸力为8.8 N,电磁铁的漏磁系数为1.60。该研究对电磁阀的设计和研发具有一定的参考价值。     

基于正交试验设计的滑动摩擦性能研究

以正交试验方法设计销盘摩擦副滑动摩擦磨损的试验方案,在MMW-1A多功能立式摩擦磨损试验机上研究载荷、速度、时间对摩擦因数的影响。通过极差分析和方差分析得到上述因素对摩擦因数影响的权重次序,结果表明载荷对摩擦因数具有最显著影响。建立销盘摩擦副的几何模型,运用有限元分析软件ANSYS仿真分析载荷变化对接触应力的影响,结果表明,接触界面的压力分布不均匀,呈现中间小、边缘大的态势;接触应力数值大小随载荷变化而改变,但应力分布形态不受其影响。     

超磁致伸缩泵驱动磁路建模及数值分析

提出了一种面向固液混合作动器的新型超磁致伸缩泵结构。对超磁致伸缩泵驱动磁路进行了数学建模,采用有限元法对其磁场分布进行了数值模拟,并与理论计算结果进行对比,发现超磁致伸缩棒上磁感应强度的理论计算值与仿真结果基本吻合。采用磁场有限元法分析了超磁致伸缩棒的轴向磁场与径向磁场均匀性,发现径向磁场均匀性明显高于轴向;针对不同长度的棒进行了轴向磁场均匀性分析,揭示了其影响与作用规律;在此基础上对驱动磁场进行了动态数值模拟,发现在输入电压恒定时超磁致伸缩棒内的磁感应强度随着输入信号频率的提高而衰减,实验与仿真结果的对比验证了仿真的正确性。     

移动式电磁分选机电磁滚筒的仿真研究

用ANSYS建立电磁滚筒和抛光件的二维静态磁场仿真模型,仿真研究抛光件分别在工作气隙δ为30mm处和电磁滚筒表面时,对电磁滚筒磁感应强度的影响和所受电磁力的大小,以及电磁滚筒磁场的分布规律。仿真结果表明,当抛光件位于工作气隙δ为30mm处,磁感应强度增大了2.4~2.54倍;当抛光件位于电磁滚筒表面处,磁感应强度波动增大;处于磁场中的抛光件改变了电磁滚筒局部磁力线的分布和密度。通过仿真,对移动式电磁分选机电磁滚筒的优化设计和各参数的选择可提供一定的参考。     

法向压力对销-盘在电磁场环境下耦合温度场的影响

利用ANSYS有限元软件对销-盘式摩擦机中销、盘摩擦磨损耦合的温度场进行模拟分析,研究模型在电磁场环境下,不同法向压力对摩擦热和磁场热耦合温度的影响。结果表明:对于销-盘摩擦副,在相对位移、速度和法向压力一定的条件下,有磁场条件下摩擦副试样的温度高于无磁场条件下的温度;在一定的磁场强度和速度下,耦合最高温度随着法向压力的增大先缓慢后快速地升高;在相对滑动位移和磁场强度一定时,最高耦合温度随着相对运动速度的增大而降低。     

销-盘试验的热-应力-磨损耦合模拟研究

销-盘磨损试验涉及复杂的热-应力-磨损耦合现象。基于广义Archard磨损模型和商用有限元软件ABAQUS,开发模拟销-盘磨损试验过程中热-应力-磨损耦合模拟分析的顺序耦合方法。分析销-盘试验的瞬态温度场,将温度场作为热载荷分析摩擦副的应力-磨损耦合问题;分析过程中考虑温度对摩擦副材料的力学和热学性能的影响以及广义Archard磨损系数和摩擦因数对温度和接触压力的依赖性。热传导分析考虑摩擦生热、销-盘接触传热、各个表面与空气之间的强制对流换热、自然对流换热以及热辐射。将该方法用于销-盘磨损试验的模拟,得到温度场、接触压力和磨损量的演变过程,揭示温度场对接触和磨损的影响规律,仿真结果与试验结果吻合良好。     

基于销盘试验的摩擦学数值仿真软件开发实现

利用数值仿真技术,以销盘磨损试验为研究对象,采用VB编程语言开发了一套包括接触应力仿真和磨损仿真模块的数值仿真软件.应力仿真模块中,销盘接触的各向应力仿真值与ANSYS有限元分析软件的计算结果比较,两者误差很小;销盘磨损仿真结果通过销盘滑动磨损试验给予了验证.仿真结果表明,该仿真软件在实现销盘接触应力和同工况下的磨损仿真计算是可行的.     

压力对湿式离合器局部润滑与摩擦特性影响研究

湿式离合器存在因局部润滑工况恶化而加速失效的问题，且目前很少有学者从局部微观角度出发，研究压力对湿式离合器局部润滑与摩擦特性的影响。为此，从局部微观角度出发，对湿式离合器局部润滑与摩擦的压力影响特性进行了仿真分析和试验测试研究。首先，采用平面副热弹流混合润滑模型，求解了微凸峰承载力和流体动压的大小；然后，设计了湿式离合器小试样销-盘试验，测试了各压力工况条件下，离合器局部润滑和摩擦特性的变化规律；最后，结合仿真计算和试验测试，研究了压力对局部压强分布及承载比、实际接触面积、局部温升和摩擦系数的影响。研究结果表明：随着平均面压从1.4 MPa升高到4.2 MPa,润滑油膜厚度减小，更多的微凸峰开始接触，实际接触面积率从不足1%快速增大到约4.5%;同时摩擦系数从约0.047快速增大到约0.074,且摩擦系数的增大速度与实际接触面积率的增大速度基本一致。     

不同试样方位对摩擦磁记忆信号形成与检测的影响

采用40Cr Mo块试样与316 L销试样组成销-块摩擦副,在地磁场环境下进行摩擦磁记忆试验,研究不同检测方位对摩擦磁记忆信号检测结果的影响,以及不同摩擦方位对摩擦磁记忆信号形成过程的影响。试验结果表明:摩擦磁记忆信号切向分量能够准确地表征磨痕的位置与长度;不同检测方位对摩擦磁记忆信号的检测结果产生影响,该影响与检测方位下的地磁场强度有关,地磁场强度越大,对试样磨痕的磁化能力越强,摩擦磁记忆信号值与地磁场强度的差值越大;保持检测方位不变,不同摩擦方位对摩擦磁记忆形成过程基本没有影响。     

Characteristics of the Worn Surface of Magnetized Sliding Contact Medium Carbon Steel/Medium Carbon Steel

The characteristics of the worn surface of a pin were studied in the presence of a DC magnetic field. The experiments were conducted on a pin-on-disk tribometer in the ambient atmosphere. The medium carbon steel/medium carbon steel sliding couple was adopted. Compared to the pin formed in the absence of a magnetic field, oxidation becomes visible on the worn surface of the pin during the process of friction with the action of magnetic field. Fe₂O₃ was detected from the worn surface of a pin in the stable wear stage. The oxidation area of the worn surface of the pin gradually extends with increasing friction time. The wear of the pin decreases with extending of the oxidation area on the worn surface of the pin. The results reveal that the oxide layer formed on a pin worn surface is one of the key antiwear factors in the presence of a magnetic field.     

径向磁化的双筒永磁轴承轴向磁力研究

为了解决径向磁化的双筒永磁轴承轴向磁力数值计算复杂及缺乏计算轴向磁力的工程化解析模型等问题,该文在分析磁筒气隙磁导的基础上,结合磁通连续性原理和稀土永磁材料特性,通过电磁场理论中的虚位移法得到了该型轴承工程化轴向磁力解析数学模型。模型表明:该型轴承轴向磁力与磁筒剩磁的平方成正比;轴向磁力随磁筒间隙半径、轴向长度及磁路总磁导的增大而增大,随磁筒间隙的增大而减小。在轴承正常轴向工作范围内,该模型计算值与实验值相当吻合。     

轴向放置轴向磁化的双环永磁轴承径向磁力研究

为了解决轴向放置轴向磁化的双环永磁轴承缺乏径向磁力解析数学模型等问题，在分析双磁环气隙磁导的基础上，结合稀土永磁材料特性和磁通连续原理，用虚位移法得出轴向放置轴向磁化的双环永磁轴承径向磁力解析数学模型。模型表明：该型永磁轴承径向磁力与磁环剩磁感应强度的平方成正比；径向磁力近似与磁环的平均直径成正比；磁环径向磁力随磁环径向宽度、轴向长度及磁路总磁导的增大而增大，随磁环相对磁导率及轴向间隙的增大而减小。模型计算值和试验值基本吻合。     

轴向放置轴向磁化的多个永磁环轴承轴向磁力研究

为了解决轴向磁化永磁轴承磁力偏小的问题,该文设计了能充分利用磁能、具有更大轴向磁力的轴向放置轴向磁化的多个永磁环轴承新结构。基于分析磁环气隙磁导及稀土永磁材料特性,结合磁通连续原理和线性叠加原理,用虚位移法对气隙磁能求偏导,得到了该型永磁轴承轴向磁力解析模型。模型表明:轴向放置轴向磁化的多个永磁环轴承轴向磁力与磁环剩磁感应强度的平方成正比;轴向磁力随磁环的径向宽度、平均直径、磁环数及磁路总磁导的增大而增大,随磁环轴向平均间隙、径向平均间隙增大而减小。在一定轴向尺寸内,单个永磁环磁化方向的长度小,则磁环数增多,轴向磁力增大。经验证,模型计算值和实验值基本吻合。     

典型磁流体密封结构磁场有限元分析

采用ANSYS有限元分析软件进行了较大密封间隙的典型三极齿磁流体密封结构的磁场有限元分析，并将密封间隙的磁通密度分布分为轴向和径向分别进行分析和讨论，结果表明：在靠近导磁轴的一侧，中间极齿附近磁通密度差值远小于靠近极齿侧的差值；同时密封间隙处存在显著的、会造成磁性液体纳米粒子浓度梯度分布的径向磁通密度梯度。这两个效应使靠近导磁轴一侧的区域成为密封截面上最薄弱环节，是造成较大密封间隙的磁流体密封性能下降的主要原因。     

可变磁路式永磁悬浮系统的动力学特性研究

介绍一种由伺服电机、盘状径向磁化永磁铁和导磁体组成的可变磁路式永磁悬浮系统。该系统中永磁铁提供悬浮力,伺服电机驱动盘状永磁铁旋转,改变通过悬浮物的磁通量,实现悬浮力的实时控制。该悬浮系统可以实现零吸引力,避免接触吸附问题,可以实现稳定状态下的零功率悬浮,达到节能减排的目的;可以任意改变磁极特性,实现在多自由度系统上的灵活应用。在综合考虑系统漏磁特性的条件下建立系统的参数化模型,分析系统的动力学和控制特性,然后进行系统的悬浮特性仿真研究,结果表明该系统在一定外扰下可实现稳定悬浮,并且具有较理想的时域和频域响应特性。     

Magnetization of friction surfaces and wear particles by tribological processes

The relationship between magnetization of a friction surface and wear phenomena is discussed for the case of rubbing of nickel on nickel. Experiments were performed by sliding-friction tests of the pin-on-block type. Magnetization of the friction surface was estimated by measuring changes in the magnetic flux density with a Tesla meter, and the effects of lubrication and various normal loads on changes in the magnetic flux density were examined. Also, the magnetic flux density of wear particles was examined for single particles and particle aggregates. The magnetization of the friction surface was found to be related to surface damage by transfer (adhesion). Individual wear particles and aggregates of fine wear particles were all magnetized in one direction by tribological action, showing that wear particles and transfer particles on the friction surface are the principal source of magnetization.     

脉冲磁场辅助磁性复合磨粒化学机械抛光技术及其加工试验研究

提出一种脉冲磁场辅助新型磁性复合磨粒化学机械抛光技术。该技术利用磁性聚合物微球与SiO2磨粒组成的复合磨粒抛光液,在脉冲磁场辅助作用下,实现磨粒尺寸对硬质抛光盘微观形貌依赖性小、磨粒易进入抛光区域、材料去除率较高的抛光。设计了“之”字形的对位式结构电磁铁,模拟计算表明其磁感应强度沿抛光平面分布均匀,磁性微球受到的磁力一致性好。磁性微球在抛光系统中的受力分析表明：磁性微球受磁力作用时有利于复合磨粒从近抛光区进入抛光区,以二体磨损的方式去除加工表面;磁性微球不受磁力作用时,复合磨粒随抛光液的流动而移动,避免大量聚集形成磁链。以表面粗糙度Ra=1.1μm的硬质抛光盘进行硅片抛光试验,施加不同频率和占空比的脉冲磁场前后,硅片的去除率从137nm/min提高到288nm/min,频率5Hz、占空比50%时获得最大值,硅片表面粗糙度由抛光前Ra=405nm减小到Ra=0.641nm。     

径向磁轴承磁路耦合对磁力的影响及其解耦控制策略

由于磁路在磁轴承定子磁极间的耦合,磁力的分布会发生变化,致使理论模型推导的控制电流难以提供准确的回复力。基于Boit-Savart定理建立了磁场分布模型并分析了磁路耦合的影响因素;建立了考虑磁路耦合的磁力等效模型;分析了磁路耦合对磁力误差的影响,并提出了解耦控制策略;进行了电磁场仿真,验证了解耦控制的正确性;通过磁轴承稳态悬浮实验,验证了解耦控制策略的有效性。