Influence of magnetic reluctances of magnetic elements on servo valve torque motors

The current research of electro-hydraulic servo valves mainly focuses on the vibration, pressure oscillating and source of noise. Unfortunately, literatures relating to the study of the influence of the magnetic reluctances of the magnetic elements are rarely available. This paper aims to analyze the influence of the magnetic reluctances of the magnetic elements on torque motor. Considering these magnetic reluctances ignored in previous literatures, a new mathematical model of servo valve torque motor is developed and proposed based on the fundamental laws of electromagnetism. By using this new mathematical model and the previous models, electromagnetic torque constant and magnetic spring stiffness are evaluated for a given set of torque motor parameters. A computer simulation by using AMESim software is also performed for the same set of torque motor parameters to verify the proposed model. The theoretical results of electromagnetic torque constant and magnetic spring stiffness evaluated by the proposed model render closer agreement with the simulation results than those evaluated by the previous models. In addition, an experimental measurement of the magnetic flux densities in the air-gaps is carried out by using SFL218 servo valve torque motor. Compared with the theoretical results of the magnetic flux densities in the air-gaps evaluated by the previous models, the theoretical results evaluated by the proposed model also show better agreement with the experimental data. The proposed model shows the influence of the magnetic reluctances of the magnetic elements on the servo valve torque motor, and offers modified and analytical expressions to electromagnetic torque constant and magnetic spring stiffness. These modified and analytical expressions could provide guidance more accurately for a linear control design approach and sensitivity analysis on electro-hydraulic servo valves than the previous expressions.     

永磁齿轮转矩特性研究

计算了新型传动机构永磁齿轮传动机构的磁场,根据从动轮处于不同位置时的转矩曲线和传动机构负载线,分析了转速变化。对主动轮和从动轮同步旋转进行计算,得出从动轮力矩变化曲线,分析了力矩波动与两齿轮相对磁极轴线夫角关系。最后对传动机构进行了实验验证。研究表明,该传动机构转矩波动很小,具有优异的传动性能。     

新型耐高温磁力联轴器传递转矩的数值计算

磁力联轴器的出现,彻底解决了某些机械装置中动密封存在的泄漏问题。为了进一步拓宽采用高性能钕铁硼稀土永磁体的磁力联轴器的使用范围,借鉴感应式异步电机的工作原理,研制了一种不同于以往利用永磁体同性相斥、异性相吸原理工作的同步式磁力联轴器的异步感应式耐高温磁力联轴器。为了计算其传递的转矩,将其外转子变换为等效的异步电机的定子绕组,运用数值方法,初步分析了联轴器内部涡流场的分布,并最终得出了其所传递转矩的计算方法。     

土压平衡式盾构机刀盘转矩的理论建模与分析

在对盾构原理及土力学分析的基础上,建立了盾构机刀盘转矩各构成部分的模型和计算公式并进行分析求解,同时对盾构转矩与系统其他因素的相互关系进行了分析,通过实例进行模型对比分析和验证。结果表明,所建模型及计算公式有较高的精准度,对盾构设计与施工有重要参考价值。     

钢水连续测温传感器动态测温的仿真研究

在分析钢水连续测温传感器传热过程的基础上,建立了传感器的二维轴对称非线性非稳态传热模型。采用有限元方法对钢水连续测温传感器的动态测温过程进行了仿真研究,并分析了传感器插入深度、热物性参数、预热温度、边界条件等因素对测温准确性和动态特性的影响。实验结果表明,仿真值与测量值相比最大误差小于5℃,所建模型是正确的。传感器的插入深度及其变化率对动态测温误差、测量响应速度,测温的准确性均有较大的影响,其最小插入深度应为250 mm。传感器动态测温误差随着热容或密度的增大而增大,随着导热系数的增大而减小。传感器初始预热温度每提高10℃,最大动态测温误差减小约5℃,响应时间缩短约2s。这些结果可为传感器的优化设计和实际使用提供理论依据。     

低温球阀阀杆密封填料的试验与研究

通过试验测试了阀杆柔性石墨与聚四氟乙烯复合填料的低温性能,介绍了复合填料的装填方式及防止填料挤入阀杆孔弧形挡圈的使用。     

镍系低温用钢缺口韧性的研究

通过对材料的试验检测及金相与电子断口分析,总结出调质工艺、正火 调质及不同的加热与回火温度对LF3锻钢和LC3铸钢低温韧性的影响。为改善这2种钢低温韧性的稳定性提供了良好的方法。     

Theoretical analysis and experiments of axial flux pm motors with minimized cogging torque

This paper deals with analysis and experiments of an axial flux PM (AFPM) brushless dc motor with minimized cogging torque. Recently, many optimal designs for the AFPM motor have been done by finite element (FE) analysis, but such analysis is time-consuming. In this study, the equation of magnetic flux lines existing between PMs and core is assumed mathematically and the minimum cogging torque is calculated theoretically and geometrically without FE analysis. The form of equation is assumed to be a 2^nd order polynomial. The skew angle that makes the cogging torque minimized is calculated theoretically, and the value of minimum cogging torque is compared with the results obtained by FE analysis and experiments. The maximum cogging torque of a proposed AFPM motor has the smallest value approximately at a skew angle of 4° in both the theoretical and FE analysis. Compared with the non-skewed motor, the cogging torque of the skewed motor can be decreased to over 90%, which has a value of 5% of the rated torque. Two types of stator cores, with the skew angle of 0° and 4°, are analyzed, manufactured, and tested experimentally. This paper was recommended for publication in revised form by Associate Editor Hong Hee Yoo Dong Ho Kim received B.S. and M.S. degrees in Mechanical Engineering from Pusan National University in 1982 and 1984, respectively. He then received his Ph.D. degree from Yonsei University in 2007. Dr. Kim is currently a Professor at the Department of Automation and Robots at Kyonggi Institute of Technology in Gyeonggi, Korea. His research interests are in the area of production automation. Jong Hyun Choi received B.S., M.S., and Ph.D. degrees in Mechanical Engineering from Yonsei University, Seoul, Korea, in 1996, 1998, and 2006, respectively. Dr. Choi is currently a post-doctor at the School of Mechanical Engineering at Yonsei University. His research interests are in the area of electromagnetic actuators and magnetic levitation system. Chang Woo Son received a B.S. from Kyungwon University, Seoul, Korea, in 2006, and his M.S. degree from Yonsei University in 2008, all in mechanical engi-neering. He is currently a research engineer at DA Laboratory of LG Electronics in Seoul, Korea. His research interests are in the area of electromagnetic actuators. Yoon Su Baek received B.S. and M.S. degrees from Yonsei University, Seoul, Korea, in 1979 and 1981, respectively, and M.S. and Ph.D. degrees from Oregon State University in 1986 and 1990, respectively, all in mechanical engineering. He worked for Samsung Heavy Industry Ltd. as head research engineer at Mechatronics Research Center from 1990 to 1993. Dr. Baek is currently a Professor at the School of Mechanical Engineering at Yonsei University. His research interests are motion devices and robotics, especially relating to multi-D.O.F. actuators. He is also interested in magnetic brake and levitation system.     

锅炉设备低温腐蚀原因及对策措施

锅炉尾部受热面的硫酸腐蚀被称为低温腐蚀,尾部受热面区段的烟气和管壁温度比较低.从低温腐蚀的形成以及使用燃料和水温方面阐述了锅炉设备低温腐蚀的原因及有效处理锅炉腐蚀现象的措施,有效的防止了锅炉设备低温腐蚀.     

磁悬浮式纳米级微动工作台的理论分析与建模研究

磁悬浮式微动工作台由于运动平台和驱动机构采用非接触式的磁悬浮驱动技术而易于实现大范围纳米级精度的微运动。本文构建了一种新型的磁悬浮微动工作台，从理论上对磁悬浮式微动工作台的运动机理进行了详尽分析，建立了磁悬浮式微运动的电磁驱动模型，用Matlab对磁悬浮式微动工作台的运动控制进行了仿真研究，结果表明，设计的磁悬浮式微动工作台能达到纳米级的微运动。本文的研究成果为磁悬浮式微动工作台的设计及其控制提供了理论基础。     

航空低温温度对自准直检焦系统的影响

为了研究航空低温温度对自准直检焦系统的影响,从而指导实际检焦系统的设计及修正,本文根据自准直检焦及几何光学原理,分析了单点成像、条纹成像及有无像散条件下,成像位置、成像宽度与接收的光强度差之间的相互关系,并给出了相关理论公式。结合实际的相机工况,对光学系统进行了相应的仿真,仿真结果显示,仿真双波峰电压值为1.4 V和0.47 V,与实际的检焦双波峰电压值1.38 V和0.56 V基本一致。根据结果进行了温控和柔性支撑,从而使检焦正常,提高了自准直检焦系统的温度适应性。本研究对系统的温度适应性具有指导作用。     

磁流变减振器磁场特性分析及试验研究

设计了磁流变减振器磁芯磁路,建立了磁路的仿真模型,仿真研究了磁路的磁场特性,用实验的方法对仿真模型进行了验证和修正;在此基础上,建立了整个磁流变减振器的仿真模型,仿真研究了其磁场分布规律及不同参数下阻尼孔附近的磁通密度.研究结果表明,磁芯直径、工作缸壁厚、阻尼通道长度和线圈电流是影响磁场特性的主要因素,合理选择磁路结构参数可使其性能得到最大发挥.设计并制造出一种车辆单筒充气式磁流变减振器,对其进行了台架试验,得到不同电流下的减振器示功特性图,研究发现,通过调节减振器励磁线圈中的电流获得不同强度的磁场,在磁场作用下,磁流变液粘度发生变化,从而改变减振器的阻尼特性,减振器的饱和工作电流约为2A.试验验证了磁路设计的正确性,并为实现车辆磁流变半主动空气悬架控制研究奠定了基础.     

低温压力容器用钢及其焊接与检测

主要介绍低温压力容器制造用钢及其焊接特点和检测要求,其中对低温钢的焊接特点以及低温钢压力容器制造的特殊检验要求进行了重点介绍。     

AG2.0型超声波蒸发传感器遇低温结冰时记录的处理

文章分析了3a马尔康国家基准气候站AG2.0型超声波蒸发传感器观测数据,结果表明:蒸发传感器遇低温结冰时段自动观测数据偏大。对1d中部分时间段内蒸发水结冰、融化以及冬季全天结冰期很短的观测数据进行了分析,分析认为数据偏大主要是因为蒸发桶和测量筒的材料物理性质以及测量的水体面积不同。最后提出了数据记录处理建议。     

纳米流体微量润滑磨削硬质合金温度场模型与实验验证

温度过高是目前磨削加工硬质合金的技术瓶颈。相比传统的干磨削工况,纳米流体微量润滑(NMQL)的冷却润滑方式是解决磨削热损伤的有效措施。为了验证纳米流体微量润滑工况下磨削硬质合金的可行性,建立了硬质合金的传热模型,并在此基础上对硬质合金的磨削温度场进行了数值仿真研究。对硬质合金(YG8)进行了不同工况下的表面磨削试验。结果表明,以干磨削工况下的磨削温度(227.2℃),微量润滑(MQL)工况和纳米流体微量润滑工况下磨削区温度分别降低了20.42%和39.48%。数值仿真温度与实验测量温度的误差为6.3%。从宏观参数(比磨削力、磨削温度)和微观参数(砂轮表面形貌)出发,研究了不同工况对砂轮磨损的影响。实验结果,进一步证明纳米流体微量润滑适用于硬质合金的磨削加工。     

基于ANSYS的新型耐高温磁力联轴器的分析

为了有效解决同步磁力联轴器中内磁钢高温退磁而导致其不能正常工作这一工程实际问题,提出了一种运用鼠笼式异步电动机工作原理设计的新型耐高温磁力联轴器.针对实验室中已建的新型耐高温磁力联轴器,通过合理的简化和假设,利用ANSYS电磁场有限元软件建立了MAXWELL二维仿真模型,实现了对联轴器内部磁场分析,计算了该新型耐高温磁力联轴器的电磁力矩.通过对三组不同结构的磁力联轴器电磁场分布计算,计算结果和实测结果比较一致,验证了该算法的正确性.     

无阻尼动力吸振器吸振的理论分析与试验研究

本文分析了无限尼动力吸振器吸振的频率特性以及无阻尼动力吸振器多数的选择。模型试验结果与理论分析结果吻合。     

磁悬浮球形主动关节机理与控制策略研究

提出一种新型多自由度磁悬浮球形主动关节,对关节产生磁悬浮力和电磁转矩的机理进行了研究,从关节定子和转子之间的气隙磁能着手,即根据气隙磁能建立主动关节的机电能量转换关系,推导出了驱动关节旋转的电磁转矩和支撑关节的悬浮电磁力;分析了磁悬浮球形主动关节旋转与悬浮的控制关系,通过位移传感器检测转子的偏移信号,经过滤波、放大及悬浮控制器等环节的处理变换成电流信号,反馈到绕组控制输入端与输入的转矩电流进行叠加以改变定子绕组中电流的大小,从而实现了对球形主动关节旋转与悬浮的精确控制,并提出了对其的综合控制策略及控制原理。     

温度对典型液体推进剂机械刺激阈值的影响

为了研究温度对典型液体推进剂(ADN基、HAN基和硝基甲烷)机械刺激反应阈值的变化规律,采用BAM撞击感度仪和BAM摩擦感度仪研究了不同温度条件下三种推进剂临界撞击能量和临界摩擦力。结果显示在80℃、60℃、40℃和20℃下的临界撞击能量,HAN基样品为20 J、15 J、15 J、15 J,硝基甲烷样品为2 J、2 J、2 J、2 J,ADN基样品为小于1 J、3 J、7.5 J、15 J。结果表明HAN基样品的临界撞击能量最高,硝基甲烷的临界撞击能量最小,ADN基样品的临界撞击能量随温度升高而快速降低,表明温度对ADN基样品的感度具有显著影响。三种样品在80℃、60℃、40℃和20℃下的临界摩擦力均大于360 N,表明样品对摩擦作用不敏感,且温度对三种样品的临界摩擦力无显著影响。本文对液体推进剂在生产和使用等过程中可能遭遇的机械刺激进行了定量分析,对液体推进剂在生产以及储存过程中的安全管理具有实际意义。     

高速直齿轮本体温度场的仿真与试验研究

综合运用齿轮啮合学、摩擦学和传热学知识,精确计算了轮齿不同啮合位置的摩擦热流密度以及轮齿啮合面、端面的对流换热系数。利用ANSYS软件建立了直齿轮单个轮齿的有限元模型,获得了轮齿的本体温度场,分析了扭矩、转速以及润滑油输入温度等关键参数对轮齿本体温度场的影响。研究结果表明:轮齿最高温度区域分布在轮齿啮合接触面的中心部位,轮齿啮合面温度沿齿宽方向近似呈抛物线分布;轮齿的最高温度随扭矩、转速和润滑油输入温度的增加而增加;仿真值和试验值基本吻合,证明仿真分析方法可用于齿轮本体温度场的研究。