静电陀螺仪空心球转子变形分析

介绍了静电陀螺仪空心球转子的结构。并利用有限元分析软件根据工作环境的不同对转子进行了静态变形、动态变形和综合变形的仿真分析,得出了球转子的变形规律及变形量。为转子的设计、静电陀螺仪的建模提供了重要的理论参考依据。     

静电陀螺仪空心球转子变形分析及优化设计

用解析法描述了转子的非球形。介绍了静电陀螺仪空心球转子的结构,并利用有限元分析软件根据工作环境的不同对转子进行了静态变形、动态变形和综合变形的仿真分析,得出了球转子的变形规律及变形量。对转子的结构参数进行了优化,得出了球形转子加工所需的压力值。     

静电陀螺仪空心球形转子的动态变形分析

本文利用有限元分析软件,对静电陀螺仪空心球形转子进行了离心变形的计算及变形仿真,同时考虑了加工误差造成的不对称转子的离心变形,讨论了不同结构转子的动态变形以及对圆球度误差的影响,提出了减小和补偿圆球度误差的措施.     

静电陀螺仪长球形空心转子的径向变形设计

根据弹性力学薄壳理论的载荷弹性变形计算公式，应用小变形独立作用与合成原理，构建了静电陀螺仪空心转子表面径向载荷的径向变形与离心载荷的径向变形的迭加计算公式，并按径向变形迭加计算公式构造了两极长、赤道短的长球形空心转子。该长球形空心转子在高速旋转工作时能具有较为理想的圆球形。最后，以示例对两极长、赤道短的长球形空心转子的设计、加工、测量进行了说明。     

三种典型内腔结构球形空心铍转子的分析

以三种内腔结构不同的静电陀螺仪Φ38mm球形空心铍转子为例,导出了它们的壁厚计算公式,根据薄壳理论解析计算了它们在工作状态下的离心变形,探讨了离心变形对转子圆球度的影响,解读了它们的结构特点,可作为合理选择转子内腔结构的参考.     

静电陀螺仪球形转子的研磨运动轨迹分析

研磨轨迹的均匀性决定球体的质量.应用图形坐标变换的方法,建立了四轴球体研磨机的轨迹数学解析方程,轨迹方程由24个方程组成.借助Matlab软件对研磨轨迹进行了模拟,轨迹模拟结果为包络整个球面.提出了用均匀度评价轨迹均匀性,均匀度与时间呈线性关系.为实际研磨的工艺参数选择提供重要理论依据.     

对小型静电陀螺仪球形转子的研磨技术

四轴球体研磨机应用了创成性加工机理和误差均匀化效应,本文分析了该研磨机研磨球体圆度误差的趋小化机理,研究论证了精密球体研磨的工艺方案、工艺参数、研磨效果及工艺可靠性等问题。最后,对小型静电陀螺仪球形转子进行了研磨试验,以验证该研磨机的加工性能和加工效果。     

静电陀螺仪对准误差产生的系统伺服随动误差分析

介绍了采用平行光管式光电位置探测器(PSD)测角的静电陀螺仪在伺服测试转台上测试时,陀螺坐标系与平台台体坐标系之间的两种对准误差,然后推导出由该对准误差引起的反射光斑中心点在PSD平面坐标系上的坐标变化公式,给出了当陀螺坐标系与台体坐标系之间存在对准误差时,计算伺服随动误差的步骤,并根据静电陀螺仪的结构及工作情况,选取一组数据进行了计算。结果表明:第一种对准误差比第二种对准误差约大两个数量级;为减小系统伺服随动误差,第一种对准误差应不大于4'。其结论对静电陀螺仪的设计与测试具有理论指导意义。     

单齿转子压缩机转子变形的有限元分析

利用有限元方法对单齿转子压缩机运动过程中转子的力、热变形进行了计算,并对转子的热变形计算结果进行了实验验证。分析结果表明,热变形是单齿转子压缩机转子变形的主要因素,转子的铸造空腔结构导致转子径向变形很不均匀。     

陀螺仪电动机转子轴承研究现状与展望

根据研究工作积累和文献资料调研,对陀螺仪电动机转子用滚动轴承的相关研究技术进行了全面的归纳总结和分析评述,内容涵盖转子轴承的优化设计技术、材料、干涸弹流润滑(PEHL)机理、保持架的不稳定性、寿命和可靠性试验、提高转子轴承寿命、轴承测试与试验技术等方面,在此基础上展望了未来值得关注的研究方向,诸如转子轴承的薄膜润滑机理、可减磨延寿的纳米级颗粒润滑添加剂、润滑剂性能评价、使用陶瓷滚动体的优化设计和加速寿命试验技术,分析我国在转子轴承基础理论研究及工程应用中的现状及在技术层面上所面临的各种严峻挑战,并提出相应的对策和该领域发展的一些规划性建议。     

悬浮转子式微陀螺的反电动势转速检测

根据液浮转子式微陀螺闭环驱动系统对转子转速测量的需求,提出了一种适用于悬浮转子式微陀螺的反电动势转速检测方法.根据楞次定律,永磁转子在附有检测线圈的定子中转动时,会切割磁感线感应出反电动势.对反电动势信号进行分析,即可测得转子的转速.由于检测线圈与驱动线圈共用定子铁芯,这种检测方法在降低定于结构复杂度的同时,也引入了矩形波驱动信号带来的毛刺干扰.干扰信号经过模拟低通滤波器衰减后,通过模数转换器转换为数字信号.该信号通过单片机上运行的过零检测算法处理后,即可得到当前转子的转速.测试结果表明,该转速检测系统在刷新率为4 Hz、转速达到5 000 r/min以上时,测量值的相对误差在0.3％以内,其非线性误差为0.41％,能够满足对悬浮转子式微陀螺转速进行检测的要求.     

磁悬浮控制力矩陀螺高速转子的优化设计

介绍了一种磁悬浮控制力矩陀螺(CMG)的结构,其中陀螺转子的额定角动量为200N·ms.利用多学科设计优化软件iSIGHT及有限元分析软件ANSYS,以质量为优化目标,以静力学、动力学和其他要求同时作为约束条件,对永磁偏置混合磁轴承支承的5自由度高速盘形转子(额定转速为20 000 rpm)进行了优化设计.通过优化设计,其静强度安全系数由原来的2.39提高到2.63,提高了10%;转子质量由15.032 kg减小为13.972 kg,减少了7.1%.为满足控制系统对共振频率的要求,转子的弹性一阶共振频率为1 313 Hz(动力学).     

磁悬浮高速离心式鼓风机的喘振检测

针对磁悬浮高速离心式鼓风机的喘振问题,提出了一种基于磁悬浮轴承的喘振检测方法。该方法采用通用同频陷波器滤除转子位移中的同频分量,消除了同频扰动对喘振检测的影响;通过分析不同收敛因子对喘振频率估计的作用,基于自适应估计提出了变收敛因子的喘振频率和幅值估计方法,减小了低频信号的干扰,提高了喘振信号检测的快速响应能力。最后,分析了改进检测算法的收敛性,并在100kW磁悬浮离心式鼓风机测试系统上进行了实验验证。实验结果表明,改进后的喘振检测算法可在喘振发生前检测出喘振先兆旋转失速信号,在喘振发生0.23s内检测出喘振信号,较改进前的检测结果提高了2.6s。该检测方法无需外加其它检测单元,算法简单、快速,计算量小、并可有效地反映喘振发生过程中频率与振幅的变化。     

主被动磁悬浮高速转子系统的自动平衡控制

针对主被动磁悬浮转子高速旋转时质量不平衡和被动磁轴承磁中心的偏移导致的同频振动力问题,提出了一种基于位移陷波加前馈补偿的自动平衡控制方法。首先,在转子为零位移控制状态下提取控制电流的同频成分,计算获得与被动磁轴承磁中心偏移相关的参变量;然后,在额定转速下设计通用陷波器以消除同频电流,前馈补偿主动磁轴承、被动磁轴承位移负刚度力和被动磁轴承磁中心偏移力,使主被动磁轴承的同频输出力为零,实现了转子绕惯性中心旋转。对提出的方法进行了仿真和实验验证并与仅补偿质量不平衡的算法进行了对比。仿真结果显示:提出的方法的同频磁轴承力减小到了只进行质量不平衡补偿算法的6%;实验结果显示:同频振动加速度减小到只进行质量不平衡补偿算法的23.3%。仿真和实验验证了该方法的有效性,表明该方法对同频振动抑制效果显著,实现了转子的自动平衡控制。     

单框架磁悬浮控制力矩陀螺的损耗计算及热-结构耦合分析

为了明确由损耗导致航天器应用中的磁悬浮控制力矩陀螺温升问题,需要对损耗和温度分布进行分析计算。本文针对额定转速12 000 r/m,最大角动量200 N·m·s的单框架磁悬浮控制力矩陀螺,通过建立理论模型进行分析计算,得到了框架力矩电机、径向磁轴承、轴向磁轴承和转子高速电机的铁损以及铜损;对陀螺三维有限元模型进行了热场仿真分析,得到在各类损耗影响下的温度分布,并进行了热-结构耦合仿真分析。分析得到最大温度位于高速电机定子,最大温度是48.3℃;最后,进行了样机温升实验验证,检测温度最大值位于高速电机定子,最大值为51.8℃,与计算值误差为6.8%。通过温升检测实验验证了损耗计算和有限元热场分析。实验结论为整体结构优化提供了理论参考。