磁悬浮工作台机床的研究和展望

现代机床工业虽然在数控技术和材料技术的推动下获得了较快发展,但在整个工业对敏捷化、柔性化、数字化、客户化、网络化与全球化等基本特征的需求日益迫切的背景下,机床工业仍然显得相对滞后,其主体结构与20世纪乃至19世纪的机床结构相比并未产生质的变化;选择一个什么样的突破方向在这个时候显得格外重要,在过去几年的研究中,我们对磁     

超精密磁悬浮工作台及其解耦控制

给出了一个磁悬浮工作台的结构设计、建模、控制器设计、实时控制试验和试验结果。与国际上已有的类似研究相比,给出的方案使磁悬浮部分独立于直线电动机,以避免两者间的耦合问题。此外,在电磁铁的结构和传感器的布置上,均给出了全新的设计,其特点是即便不使用永久磁铁,电磁铁的静态功耗也比较小,以及在驱动和位置检测上安排了冗余。后者的有利之处是可获得结构上的对称性和解耦后各控制通道在噪声性能上的一致性,且能够更大程度地降低位移信号中的噪声,代价是需要增加一路位移传感器和功率放大器,以及需要略多的实时计算以实现解耦和消除冗余。     

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。     

单柱立车工作台预紧力试验研究

本文针对单柱立车工作台短主轴滚动导轨结构，概述了预紧力施加方法，并探讨了工作台滚动导轨预紧力与工作台承受偏载能力、静摩擦力矩、温升及动态特性等因素的影响关系。通过试验研究提出了主轴预紧力的最佳值。     

高温超导轴向磁悬浮轴承的悬浮力分析北大核心

为精确分析轴向高温超导磁悬浮轴承悬浮力,提出基于磁矢势的悬浮力计算方法,对其进行力学分析并与试验结果进行比较。结果表明:该方法适用于不同场冷高度下的悬浮力分析,为轴向高温超导磁悬浮轴承优化设计提供依据。     

大气隙混合磁悬浮轴承磁场仿真与实验

针对一种大气隙径向八极混合磁悬浮轴承结构,采用有限元技术和实验方法,探讨永磁和电流激励下磁场耦合特性。研究结果表明:当偏移量固定时,某方向(x或y)电流越大,其耦合现象越明显;当转子在平衡位置时或偏移量较小时(如0.5 mm),x和y两方向的电流耦合现象不明显;如转子偏移量进一步增加(达到1.2 mm),其电流磁力耦合增加,且电磁力非线性越强烈。     

磁场同步跟随式电磁悬浮微驱动器的理论分析与建模

提出了一种基于磁场同步跟随的新型电磁悬浮式微驱动器,解决了悬浮驱动力与横向力相互耦合的问题,可实现高精度微运动.通过理论分析,建立了该驱动器的驱动力数学模型;采用矢量磁位法、傅里叶级数法和麦克斯韦张量法完成了该驱动器的特征参数辨识,并分析了永磁体材料、尺寸、导线阵列电流大小以及气隙高度对悬浮力大小的影响,由此得到悬浮力与气隙、电流的关系.实验结果证实了理论分析与建模的正确性以及该驱动器的实际可行性.     

稀土永磁体辅助金属带传动的磁场力分析

稀土永磁体辅助金属带传动时,间隔分布在带轮上面的永磁体会对金属带产生周期变化的激励,这种周期变化的激励会使金属带发生横向振动,对带传动极为不利.本文利用ANSYS有限元分析软件,对这种变化的磁场力进行分析,并建立了力学模型.本文的研究结论可对稀土永磁体辅助金属带的横向振动进行校核,为该类型带传动的合理设计提供理论依据.     

高功率密度磁悬浮高速电机支承设计及其磁场仿真

高功率密度电机具有体积小、转速高等特点,被广泛运用于涡轮发动机、飞轮储能等领域。为追求更小的体积和更高效的功率输出,将具有高转速、高效率优点的磁悬浮轴承作为电机的支承系统,可有效地提高电机的转速和功率密度,提升其工作性能。针对高功率密度磁悬浮高速电机,设计电机的支承结构,并对其进行磁场仿真,最后对设计的可行性进行总结。     

轴向混合磁悬浮轴承磁场与控制研究

采用有限元法对轴向混合磁悬浮轴承的磁场进行分析,应用三角剖分单元建立了磁悬浮轴承模型,在泛函分析基础上归纳出了磁位势的计算方程。根据所建模型,分析了永磁偏置磁场的磁通与磁感应强度分布特点、研究了电流控制磁场独自存在时的磁通分布和磁感应强度分布规律,描述了磁场力与控制电流的关系曲线。进而深入解析了永磁偏置磁场和电流控制磁场叠加条件下的磁通与磁感应强度分布特点,并得出磁场力与控制电流的关系。     

三环减速器变形协调条件的确定及其受力分析

通过对三环传动变形的分析和研究,提出了一种新型三环减速器相应的变形协调方程,建立耻三环减速器传动系统过约束超静定机构－－多相关列平行双曲柄机构的受力分析模型;在此基础上,计算分析了三环减速器的受力情况。     

大承载轴向混合磁力轴承磁性能分析

针对大承载储能飞轮对混合磁力轴承的设计要求,及考虑到混合磁力轴承的对称性,利用ANSOFT软件中的2D模块对其进行建模,并分析了磁力轴承在平衡位置工作点的磁密线分布,磁密分布及漏磁。分析结果表明该磁轴承整个磁路为不饱和,设计合理,以及计算得出漏磁系数相对较大,这是由于磁悬浮轴承整体结构较大,磁路较长,气隙大等原因造成的,该分析为后续的设计提供了可靠的依据。     

磁悬浮电主轴单元径向轴承的磁场分析

介绍了磁悬浮电主轴单元的工作原理,以5.5kW电主轴单元为例,利用ANSYS软件对其径向磁轴承磁场进行了有限元分析.找出其系统磁场分布的变化规律和影响因素.分析表明:在主轴正常悬浮且单边气隙值取0.3±0.004mm,主轴支承处轴颈圆度取0.003mm,径向磁轴承磁极内圈圆度取0.007mm时,磁路磁漏不影响控制系统的性能,主轴实际中心线距理想位置的最大偏移量为0.0025mm,可满足精密机床主轴径向旋转精度性能要求.研究结果为磁悬浮电主轴单元的径向支承结构的优化设计提供了理论依据.     

定径带长度对花键轴冷挤压弯曲变形的影响

基于刚塑性有限元技术,使用Deform-3D仿真软件模拟花键轴冷挤压过程,分析不同凹模定径带长度对挤压件弯曲变形的影响,获得了弯曲变形量随凹模定径带长度的变化规律,从而优化出最佳定径带长度。     

The influence of biaxial elastic deformation on the coercive force and local remanent magnetization of construction steels

The influence of biaxial elastic tension-compression and tension-tension deformation on the coercive force and remanent magnetization of Cτ3 steel and 09Γ2C pipe steel cross-shaped specimens is studied. It is shown that coercive force grows monotonically with increasing load in the direction of compression under elastic tension-compression deformation and almost does not change under elastic tension-tension deformation. The local remanent magnetization decreases for all the considered types of biaxial elastic deformation. The possibility of using these methods for the evaluation of the stressed state of complexly deformed carbon steel products is discussed.     

高速货车车轮摩擦力对钢轨承载区域影响的有限元分析

以钢轨为研究对象,针对现场实际监测过程中,货车重量监测值随行车速度提高而变小的现象,分析随速度增大的摩擦力对钢轨承载区域的影响.利用ANSYS有限元分析软件建立钢轨有限元模型进行静力学仿真,通过详细的结果数据对比表明,钢轨承载区会随着摩擦力的方向产生偏移,且偏移量随摩擦力的增大而增大.     

Effect of deformation in magnetic fluid based transversely rough short bearing

Abstract

This investigation aims to analyse the performance of a magnetic fluid based rough short bearing incorporating a deformation effect. The associated stochastically averaged Reynolds equation is solved with suitable boundary conditions to obtain the expression for pressure distribution, which results in the calculation of the load carrying capacity. The expression for the friction is obtained for both plates. It is seen that the load carrying capacity increases nominally as a result of the magnetic fluid lubricant. Furthermore, the film thickness ratio increases the load carrying capacity. It is found that the load carrying capacity increases as the ratio of the length/outlet film thickness increases, while this trend is reversed in the case of magnetisation. Moreover, it is noticed that friction remains unaltered because of the magnetic fluid lubricant. Furthermore, it is interesting to note that the deformation also unalters the friction. This article suggests that the negative effect of the standard deviation can be neutralised up to a certain extent by the combined positive effect of the magnetisation parameter, the film thickness ratio and the ratio of the length/outlet film thickness, especially when the deformation is relatively less. Therefore, this study offers some scopes for extending the bearing’s life. Finally, the bearing can support a load even in the absence of flow, unlike in the case of conventional lubricant.     

一种磁轴承的两永磁环间磁作用力的计算

提出一种混合型磁轴承系统,建立了这种磁轴承系统中所用的两个永磁环相吸时它们之间磁相互作用力的数学模型,给出了相应的数值计算方法,最后列举了一个计算实例并对计算结果作了简要的分析。     

动力磁悬浮轴承原理

基于普通的径向磁悬浮轴承 ,研究定子绕组由产生旋转偏磁磁场的绕组和产生旋转控制磁场的绕组叠加的动力磁悬浮轴承的工作原理。在两种绕组的极数相差 2极时 ,动力磁悬浮轴承除产生支承转子的径向轴承力外 ,还产生驱动转子转动的力矩     

永磁电磁轴承磁力的两种线性化方法

针对控制系统模型的实际应用需要,对永磁电磁轴承的磁力提出了两种线性化方法。运用设计实例对这两种方法进行了验证,获得了较好的近似结果。最后分析了各自的特点,所研究的问题对永磁电磁轴承的设计有一定的指导意义。