螺旋飞轮运动转换系统的机电比拟设计理论研究

为深入应用螺旋飞轮、降低螺旋飞轮运动转化的集成复杂性，在分析研究螺旋飞轮动力学的基础上，封装其动力学特性。同时，在传统力一电流机电比拟基础上，创新无并联接地约束电容元件，以此来比拟螺旋飞轮，不仅可以有效解决螺旋飞轮比拟对象问题，而且还可以实现机电比拟理论的进一步完善。本文将对螺旋飞轮运动转换系统的机电比拟设计问题进行分析研究，并在此基础上提出一些建设性建议，以供参考。     

飞轮储能系统转子动力学理论与试验研究

对永磁－机械动压轴承混合支承式飞轮储能系统的转子动力学问题进行研究。在推导出系统各部件的动能、势能和耗散函数的基础上，运用拉格朗日方法建立飞轮转子支承系统的运动微分方程，并用状态向量法求解。基于这一理论方法，对正在研制的储能量为0．3kWh飞轮系统进行动力学数值仿真。建立了飞轮储能系统的试验装置，研制了用于上、下支承的新型油阻尼器，完成了飞轮转子动力学的试验研究。研究表明，飞轮系统能顺利地实现在0－48，000r/min工作转速范围内的稳定运转，且动力学理论仿真与试验结果一致性较好。     

闭式四点机械式压力机飞轮振摆现象的处理

本文论述机械式压力机飞轮振摆现象的产生原因和解决办法。飞轮是压力机横梁主传动中的一个重要零件，通过一对单列圆锥滚子轴承安装在飞轮支承套上，在轴承内外隔套中间有油孔，以实现对轴承的润滑，如果圆锥滚子轴承部位的任何一个零件出现问题，就会引起飞轮产生振摆现象，如不及时处理，将影响压力机的正常工作，甚至引发重大设备故障。     

储能飞轮支承系统进动模态阻尼研究

高速运转的储能飞轮支承系统存在多个低频进动模态，这些模态的衰减指数对飞轮的安全运转具有决定意义，为提高模态阻尼，设计了引入外部阻尼的上，下阻尼器，具有恰当参数的阻尼器可以有效地改善飞轮转子支承系统的稳定性，本文求解飞轮转子支承系统的复特征值问题，分析了模态频率和模态阻尼器比随转速的变化规律，对比了上，下阻尼器的功能，并讨论了阻尼器刚度，阻尼对模态阻尼比的影响。     

离合器式螺旋压力机飞轮的纵向振动分析

从离合器式螺旋压力机的打击过程着手，分析了运动部件的运动规律，建立了飞轮的纵向振动微分方程，并以冷击工况为例导出了某型离合器式螺旋压力机轴承动载荷与飞轮支承弹簧刚度之间的关系，为该压力机飞轮缓冲弹簧的设计及轴承的选择提供了依据。文章可供该类压力机设计时参考。     

某汽车同步器齿环热精锻工艺优化

目的 提高某汽车同步器齿环精锻成形的材料利用率、成形精度及降低成形载荷。方法 构建以飞边体积为优化目标、以坯料尺寸和初始温度为优化变量、以未出现欠填充和折叠缺陷为约束条件的优化模型,并将克里金模型和遗传算法相结合,提出全局优化算法。结果 使用构建的优化模型和优化算法,经过100代优化得到了飞边较小且无欠填充、无折叠缺陷的同步器齿环热精锻工艺参数,并使用实验验证了该优化工艺参数的合理性。优化和验证实验结果表明,坯料内径为62 mm、坯料高度为17 mm、成形温度为700℃时,热精锻成形的齿环没有折叠和欠填充缺陷,且飞边体积减少了大约10%、成形载荷下降了23%。结论 对镍黄铜同步器齿环的优化和实验验证表明,使用克里金模型和遗传算法相结合的策略是解决此类小样本黑盒问题的有效手段。     

复合材料飞轮的三维应力分析

高速旋转的飞轮在给定外径和质量的情况下,轮缘采用先进的碳纤维缠绕,提高飞轮的转速,从而增大飞轮的储能密度,解决了飞轮轮缘因高速旋转而断裂破坏的问题。本文采用三维实体元分析计算复合材料飞轮工作时的应力分布,为安全合理设计复合材料飞轮提供依据。     

贮能飞轮采用高性能复合材料

在汽车上安装一个飞轮装置与车轮连接,当汽车刹车时,使汽车前进的动能驱动飞轮快速旋转(美国能源部试验的钢飞轮转速已达30,000转/分),从而贮存了能量,可作为汽车行驶的动力。在飞轮与驱动轴之间安装有能量传输系统。能量传输系统主要是起能量传递作用,它既可使能量从飞轮传送车轮上,又可从车轮传回到飞轮上。汽车上的内燃机、外燃机或电动机可使飞轮贮能,外部电源也可使飞轮贮能。国外曾有人在汽车出车前使飞轮贮能,然后只靠飞轮贮存的能量驱动汽车行驶。这样既节省了燃料,又可解决汽车行驶过程中排气产生     

活塞压缩机驱动电机主轴等效转动惯量的折算

针对目前电机直接驱动的压缩机轴系可能产生振动以及造成电网电压不稳等问题，把压缩机的拖动系统等效为单轴系统，对电机主轴的等效转动惯量进行折算，为合理设计飞轮与改造飞轮提供了可靠的计算依据。     

考虑摩擦力矩和含间隙变化刚度的双质量飞轮非线性振动研究

由于加工和装配的因素,单级刚度周向短弹簧双质量飞轮中存在空转角,飞轮转过空转角时会引起弹性元件与飞轮间的冲击问题。在初级飞轮与次级飞轮间引入摩擦轴承块,可通过在轴向方向施加预紧力产生摩擦力矩,以缓解双质量飞轮转过空转角时,弹簧座与次级飞轮间的冲击。考虑摩擦轴承块的轴向预紧力产生的轴向摩擦力矩作用和减振弹簧含间隙变化刚度特性,建立搭载双质量飞轮汽车动力传动系扭振模型和系统非线性振动微分方程,采用平均法进行推导得到系统非线性频率特性近似解析解,分析输入激励和双质量飞轮参数等对系统非线性特性的影响,研究内容对建立符实的双质量飞轮动态特性分析模型和进一步提高双质量飞轮的减振性能提供了理论基础。     

200kW/180MJ飞轮储能系统转子有限元分析与实验分析

为解决电网系统载荷波动大的问题,研制了200 kW/180 MJ飞轮储能系统实现动力调峰运行.采用有限元法对飞轮轴系进行建模与仿真,计算出飞轮转子临界转速、振型;并对以机械轴承为支撑的飞轮转子进行模态及谐波响应分析;进行多次飞轮升降速全周期检测,记录飞轮运行过程的幅频特性,进行对比分析.飞轮储能系统运行良好,未产生摩擦...     

Eamex等开发出采用固体电解质的色素增感型太阳能电池，利用锂离子充电电池技术

黄金集团根据所属矿山提报的合理化建议，自主发明了一种无能耗叶片式自动石灰加药机。该机利用浮选刮板低速转动的特点，由自行车飞轮单向转动原理设计而成。优点主要在于加灰机内的叶片，靠浮选机的刮板带动飞轮转动将石灰刮出，然后依靠自身重力自动落到起始位置，反复循环，     

超导磁悬浮微飞轮系统设计与功耗分析

针对飞轮系统在高转速时功耗大的问题,设计了基于超导磁悬浮轴承的微飞轮系统样机,研究了超导磁悬浮轴承对飞轮系统功耗的影响.微飞轮系统采用超导磁悬浮轴承作为支撑机构,以平面直流无刷电机作为驱动装置,在保证超导轴承场冷高度和电机间隙的条件下设计真空系统,通过搭建飞轮能耗实验平台,对超导磁悬浮飞轮系统的功耗进行分析,并通过测试不同场冷高度下的飞轮系统降速曲线,研究场冷高度对超导磁悬浮轴承的摩擦损耗影响.实验结果表明,在同样功耗下飞轮转子的最高转速可达到33 000 r/min,在15 000 r/min时超导磁悬浮轴承的功耗仅为机械飞轮系统功耗的1/7,并可以通过增加场冷高度进一步减少系统功耗.超导磁悬浮技术可以满足飞轮系统高转速、低功耗的要求．     

飞轮储能技术及产业发展概况

飞轮储能(Flywheel Energy Storage)是将能量以动能的形式储存在高速旋转的飞轮中,它主要由高强度合金和复合材料的飞轮转子、高速轴承、电动/发电机、电力转换器和真空安全罩(真空室)组成,如图1所示。其基本原理是由电能驱动飞轮高速旋转,将电能转变为飞轮动能进行储存。     

复合材料储能飞轮转子研究进展

概述了国内外复合材料储能飞轮转子的研究进展。总结了飞轮转子的材料、形状、制造工艺、强度分析及其失效问题,并预测了复合材料储能飞轮转子未来的发展趋势。     

20 kW/1 kWh飞轮储能系统轴系动力学分析与试验研究

大功率高储能量是飞轮储能技术的发展趋势。以城市轻轨刹车动能再生为应用背景,研制了20 kW/1 kWh的飞轮储能系统。采用ANSYS对该飞轮转子支承系统进行动力学建模与仿真,计算出轴系主振型、临界转速与模态阻尼比;并对机座、真空套筒等非转动部件进行模态分析。进行了多次飞轮升降速试验,实时监测并记录飞轮运行全过程的幅频特性。试验结果与数值仿真的一致性较好,为飞轮系统的优化与改进提供可靠的理论与试验依据。     

基于频响函数综合法的飞轮-轴承-壳体耦合系统扰动力特性研究

为获取飞轮-轴承-壳体耦合系统的动力学特性及工作时由不平衡质量激励传递给壳体的扰动力,采用三维实体单元建立旋转状态下系统的动力学模型,获得考虑陀螺效应、预应力时的模态特性。采用基于频响函数子结构综合方法建立飞轮-轴承-壳体耦合系统的动力学模型,获得不同转速工况下单位简谐力激励时的扰动力输出特性。研究表明,研究飞轮系统的动力学特性应考虑陀螺效应和预应力的影响。利用频响函数子结构综合法可获得飞轮在简谐力作用下的扰动力特性。扰动力特性包含飞轮的刚体模态、弹性体模态以及其与轴承组件、壳体相互作用的耦合模态。飞轮径向模态对飞轮的径向扰动力影响显著,飞轮以轴向变形为主的弹性模态对轴向扰动力影响显著。     

计及间隙和转矩滞回变化的双质量飞轮冲击特性及动态响应分析EI北大核心CSCD

考虑周向短弹簧双质量飞轮(dual mass flywheel,DMF)中的弹簧座与次级飞轮存在的间隙,基于Winkler弹性基础模型推导了弹簧座与次级飞轮接触刚度,并构建了转矩滞回变化数学模型。为分析汽车启动和正常行驶时DMF冲击特性和动态响应,建立了搭载DMF的汽车传动系统非线性动力学分析模型。分析结果表明:由于存在间隙,在发动机启动阶段,弹簧座与次级飞轮之间存在冲击,其接触产生的转矩和减振弹簧传递的转矩有很大波动;提高摩擦转矩有利于缓解间隙引起的冲击;经过DMF减振后,行驶过程中的次级飞轮振幅比初级飞轮明显减小,DMF传递的转矩局部存在跳跃变化并且有一定的滞后性。     

基于FPGA的高可靠反作用飞轮控制算法研究

反作用飞轮是卫星姿态控制系统的执行部件,提高小卫星飞轮系统的可靠性及控制精度具有重要的意义.提出了基于现场可编程门阵列(FPGA)的高可靠反作用飞轮控制算法,首先介绍了反作用飞轮系统原理,分析得出FLASH型FPGA的高可靠性能,然后利用Verilog HDL语言编写浮点运算单元,并设计分段PI控制器.实验结果显示,速度响应从静止至6 000r/min耗时10s,超调量小于2r/min,稳态控制精度小于0.5r/min,验证了反作用飞轮系统设计的合理性,能够满足反作用飞轮的设计要求,进而可提高小卫星姿态控制精度.     

复合材料空心飞轮多环套装整体变形及应力简化精细分析

采用多环过盈装配是解决复合材料飞轮径向强度过低的有效途径之一。本文作者采用平面应力简化模型,提出了计及过盈配合后变形导致实际过盈量增大计算飞轮套装后的初终应力分布的方法;提出了基于叠加原理计算多环过盈装配旋转飞轮应力的方法;提出了保证飞轮旋转时配合界面不脱离的相关临界转速的概念和计算方法。算例分析表明:过盈配合后的变形对初终应力的影响不能忽略;过盈量和套装环数与飞轮的初终应力和相关临界转速有密切的关系。