水润滑轴承加载装置动态磁热耦合机理研究

针对水润滑轴承动态试验研究中电磁加载装置发热以及电磁力不稳定等现象,为了给轴承研究提供准确载荷,对电磁加载装置动态下的磁热耦合机理进行研究。首先建立了电磁加载装置能量损耗数学模型,对能量损耗进行理论分析;其次,构建了电磁加载装置物理模型,进行磁热耦合仿真分析,得到了磁感应强度、铜损耗以及铁损耗的变化规律;最后,进行电磁加载装置能量损耗试验。研究结果表明：动态下电磁力不稳定的主要原因是加载装置存在能量损耗,且以铜损耗与铁损耗为主;能量损耗与轴转速、加载装置激励电流以及初始温度有关,在激励电流1～3 A、转速0～1 800 r/min以及温度22～50℃工况下,电磁力试验值与仿真值最大误差为4.7%。     

高速电主轴电磁加载温升分析

加载盘的温升是非接触电磁加载装置动态加载过程中的主要问题之一。电磁加载的本质是利用电磁力来模拟工作载荷,而在动态加载过程中加载盘内会产生涡流,从而导致加载盘发热。主要分析加载盘在不同转速下的温升情况。通过红外测温仪对加载盘进行实时温度测试,以分析、计算热功率为基础,根据加载装置实际尺寸利用瞬态热路法对加载盘温升进行求解,最终得到不同转速下加载盘温升的变化情况以及加载盘的温升特性,为改善本电磁加载装置提供了重要依据。     

高速电主轴动态非接触电磁加载研究

针对高速电主轴接触式加载存在结构复杂、磨损及振动大等问题,提出一种非接触式电磁加载方法。该方法中动态电磁力可模拟主轴实际切削力载荷,实现高速电主轴动态非接触加载。利用电磁理论建立了非接触电磁加载模型,分析了电磁力的影响因素。解决了实现电磁加载的关键技术,并完成加载实验台整体设计。在转速为9 000 r/min、励磁电流为40 mA的加载条件下,针对170MD18Y16型磨削电主轴进行了动态加载实验,并对比了励磁电流和转速变化时动态电磁力的理论和实测值。结果表明,动态加载理论值与实测值变化一致,二者误差较小,验证了动态非接触电磁加载方法的有效性,且改变励磁电流和转速可实现不同条件的加载。     

高速电主轴非接触加载动态电磁力分析与计算

高速电主轴可靠性实验中非接触电磁加载装置需按实际载荷控制径向电磁力。为实现径向加载的闭环控制,建立了高转速加载时的动态电磁场解析模型,该模型综合考虑了实心加载盘高速旋转时产生的涡流磁场及对磁极原磁场的影响。对磁场解析模型的分析、求解得到了径向加载电磁力的解析表达式。解析计算结果表明磁极原磁场及加载盘转速是影响径向加载电磁力的主要因素。为验证解析计算的有效性,采用有限元法(FEM)建立了动态电磁场的三维仿真模型,得到了较为精确的仿真计算结果。为进一步验证径向电磁力分析的准确性,实测了加载盘在不同转速下的径向电磁力,结果表明计算值与实测值较吻合,证明动态电磁力分析与计算方法正确,研究结果可建立径向加载的控制模型。     

管状线圈轴向冲击加载装置的结构参数优化

金属粉末冲击压制过程中获得高密度金属粉末制品的关键参数是冲击力和压制速度,采用更高效的加载装置是一个必须解决的难题。提出一种基于管状线圈的电磁冲击压制成形装置,建立了管状线圈轴向加载装置的数值模型,采用ANSYS有限元软件开展了结构参数对电磁冲击力的影响规律研究,获得了相关的位移—电磁力特性曲线,运用MATLAB进行加载速度的分析。仿真结果表明断磁环的相对位置、长度和厚度与轴向电磁力的大小有直接关系;线圈最佳高径比为2.12时,加载装置冲芯加载速度最大;铁芯线圈差值比为-0.27时,产生的轴向电磁冲击力最大,且铁芯质量相对较小。为金属粉末冲击压制装置设计提供了一种新的思路。     

高速电主轴非接触电磁加载装置设计与实现

针对高速电主轴接触式加载存在的问题,设计了一套非接触电磁加载装置。该装置主要由高导磁加载盘、直流电磁铁、恒流源及测试部分组成。其中直径80mm、厚40mm的铁镍合金加载盘与直流气隙磁场相互作用,在加载盘上产生电磁力。利用该电磁力模拟主轴的切削力负载,可实现高速电主轴的非接触加载。使用所设计的装置对170MD18Y16型磨削电主轴进行加载试验,结果表明,加载值与设定值一致,所设计的装置能够满足高速电主轴加载的需要。当加载装置的气隙不变时,主轴转速、励磁电流是影响非接触电磁加载的主要因素。     

多级管状线圈加载装置的线圈优化及电参数影响

高能率粉末压制时加载速度不够大,会导致无法获得更高致密度粉末制品。通过电磁炮原理结合高能率粉末压制技术提出一种多级管状线圈冲击加载装置,利用演变法获得了不同线圈截面形状。采用有限元软件建立加载装置的仿真模型,分析计算了线圈截面形状和线圈级数以及电参数对铁芯电磁力的影响规律。结果表明:当线圈的截面形状为正方形时,产生的磁感应强度值,磁场梯度,铁芯的加载速度最大。相同高度下,线圈级数为三级能够产生较大的电磁力。增大电压或电流和减小线圈的阻值,可以获得更大的电磁力和加载速度,当产生电磁饱和时,进一步增大电压或电流和减小线圈的阻值是无意义的。为加载装置的设计优化提供了参考。     

新型电磁压边拉深模具的设计与仿真

提出了一种新型电磁压边薄板拉深模具,压边力由电磁力替代了传统的液压力或机械压力。建立了电磁力与压边力的数学关系,提出了励磁电流的控制方法,为得到电磁压边系统中电磁力的分布情况,运用ANSYS/Multiphysics软件进行了数值模拟。根据电磁压边装置及传统压边装置的压边力特点,建立了3条变压边力曲线,运用ANSYS/LS-DYNA软件对筒形件拉深成形过程进行了数值模拟,证明电磁压边拉深模具可以较好地抑制拉深过程中的起皱与减薄。     

飞机垂尾静、动载荷联合加载装置设计

为了模拟飞机垂尾气动载荷进行试验,分析了气囊加载及电磁振动台的特性和运动规律,将加载气囊和电磁振动台布置在垂尾两侧,采用倾斜悬挂辅助支撑的总体结构,也实现了垂尾受静载变形后,电磁振动台5自由度调姿随动加载的功能,设计考虑了减振、平稳运动及飞机的维修换装问题。试验验证,本装置设计合理,工作稳定可靠,达到了联合加载的目的。     

电磁冲击加载平板线圈的有限元分析

电磁冲击加载中,成形线圈是电能转化为磁场能的载体,使毛坯产生塑性变形的关键部件。介绍了平板线圈电磁驱动基本原理,通过ANSYS多物理场模拟平板线圈的简化模型,系统研究了线圈几何参数对轴向电磁力的影响;探讨了线圈驱动下驱动片上所受轴向电磁力分布规律及线圈参数对成形设备能量利用率的影响。仿真结果显示:随线圈匝数增加电磁力呈指数增加,随匝间距的增加呈指数减少,随起点距呈近似指数减小;轴向电磁力在线圈距中心轴2/3区域达到最大值;减小电感值有利于提高成形效率。     

轴承摩擦力矩测量的新型轴向加载装置

加载装置是轴承摩擦力矩测量中的一个重要组成部分,总结了几种常用轴向加载方式及其特点,提出的新型轴向加载装置将空气支承机构与气缸组合成一体,保证了测量轴系的灵活性,有效地解决了大载荷加载的难题,并对其在测量仪中的应用进行了介绍。     

基于电磁变刚度的力控制装置研究

针对传统打磨工艺中接触正压力稳定性差、打磨后表面粗糙度高等问题,基于线圈-永磁铁非接触式共轴组合的电磁交互效应,设计了一种接触力实时可控的变刚度装置。基于Robertson理论,建立线圈-永磁铁电磁系统输入电流到输出力的解析映射模型。在此基础上,采用复化高斯积分方法对电磁力控装置的结构参数进行了优化设计。基于PID算法,设计了该电磁力控装置的自适应力控制策略。最后进行车身表面缺陷机器人自动化打磨对比实验,实验结果表明,电磁力控装置能有效降低打磨后的表面粗糙度,提高表面质量。     

磁流变缓速器加载装置动态加载试验研究

为分析磁流变缓速器在不同载荷下的工作性能,设计了一种为其提供不同的工作载荷的加载装置。该加载装置采用行星轮系的加载方式,具有空载启动、运转中变载、加载行程角无限等性能。本文对所设计的加载装置进行了动态加载试验研究,并对试验结果进行了分析。分析结果表明,所设计的磁流变缓速器加载装置完全能满足加载要求。     

电磁推力轴承定子结构参数对电磁力的影响

利用有限元法分析电磁推力轴承的磁场分布情况及电磁力变化规律。在两种不同的加载方式下,计算对比由内、外环磁极面积比变化而产生的不同电磁力,为轴承的结构设计提供理论依据。     

岩土相似模型中的点载荷加载试验装置的研制

本试验装置是一种用于岩土相似模型中的点载荷加载试验的新型设备,采用高精度负荷传感器,可实现高精度液压加载。本机的点载荷加载装置拆卸方便,自动化程度高,测试安全、准确、可靠。本试验装置能够对岩土相似模型中的点载荷加载进行模拟及检测,主要模拟高楼对地下隧道的影响。     

综合材料强度等因素的轴向电磁轴承最大承载力与转速关系分析

高温气冷堆商业示范电站(HTR—PM)主氦风机转子重4吨、运行功率4.5MW,立式运行于氦气环境中,选用全电磁轴承支承。其中,轴向轴承设计要求能够承受转子重力4吨及同向叠加的气动载荷8吨。轴向电磁轴承电磁力与磁极(包括止推盘)面积成正比,取决于止推盘所允许的最大外径。但当考虑转速时,最大外径还受材料强度限制而不能任意选取。因此,在材料强度、最大外径(最大电磁力)与最高转速之间存在一定的函数关系,若综合考虑损耗及允许温升等因素,各个参量的关系相对更为复杂。本文根据第一强度理论,确定了转子极限转速与不同结构形式的止推盘最大外径的解析关系;进一步,通过电磁仿真分析验证了不同转速、不同材料对应的最大电磁力。并在上述分析计算基础上,基于专用1:1实验装置,对比推力盘所受电磁力随电流而变化的情况。研究结果有助于HTR-PM高温气冷核反应堆主氦风机轴向电磁轴承的选型设计。     

抽油机负载模拟加载系统的设计

为了研究工作载荷变化很大的抽油机的负载特性,为抽油机的节能运行提供理论依据,设计了一种抽油机负载模拟加载系统,重点介绍了该模拟加载系统的机械部分,且对该模拟加载系统进行了数学建模。模拟加载系统利用电机为驱动装置,磁粉削动器为模拟载荷加栽装置,通过控制磁粉制动器的激磁电流,实现了对抽油机载荷的模拟加载。     

增强型电磁轨道炮电磁结构耦合有限元分析及结构优化设计

以增强型电磁轨道炮为研究对象,利用Ansoft Maxwell和ANSYS Workbench软件建立了轨道炮的电磁结构耦合有限元模型,通过Ansoft Maxwell电磁场有限元分析得到了电枢和导轨的电磁力分布情况,把电磁力作为载荷导入ANSYS Workbench中,对轨道炮的主体结构进行了动力学分析,得到结构的等效应力和变形分布情况。基于正交试验优化方法,对轨道炮的结构关键设计参数进行了优化设计,使优化后结构的强度和刚度满足实际需求。     

动态转矩加载器输出载荷振动分析

动态转矩测量的关键技术之一是转矩传感器的动态标定,而这需要高精度的动态转矩加载设备.研制高精度变频变幅的转矩加载设备是急待突破的技术难题.文中对一种基于电磁力定律的转矩加载器变频变幅转矩进行了振动分析,即建立力学模型、求解位移响应、幅频相频分析及振动合成.理论分析表明:降低感应电流产生电磁转矩的次振动和凸显直流电流产生的电磁转矩的主振动,会极大提高转矩加栽器的加载精度和拓宽加载频率范围.同时给出了减小感应电流的措施,为动态转矩加载器的设计提供了可靠的理论基础.     

利用电磁力进行高精度加工的方法

这一设计是有关利用电磁力对管材等被加工毛坯材料进行加工的方法。右图所示为这一设计应用实例中的电磁成形装置纵断面图。将被加工毛坯材料放置在成形用模与产生电磁力的线圈之间,线圈通电以后(原文为“通过线圈放电”,拟误。译注),由该电磁力对被加工材料在成形金属模中进行表面的挤压加工。这种材料加工方法的特点是:由于磁通