计电磁不平衡拉力的高速电主轴转子偏心特性研究

针对高速电主轴转子偏心状态产生的两种载荷-电磁不平衡拉力与离心力,据电磁理论建立电磁不平衡拉力载荷模型,理论分析两种偏心载荷幅值及频率特性;应用Timoshenko梁理论,建立耦合入轴承动态支撑刚度矩阵并以两种偏心载荷为外力的转子有限元模型;据动力学方程计算转子系统固有频率、振型,研究电磁不平衡拉力载荷与离心力载荷对转子系统动态特性影响;通过实验验证两种偏心载荷为引起高速电主轴转子振动的主要因素及转子系统一阶固有频率随转速升高而升高,实验结果与理论计算误差较小。     

不同种类气隙偏心故障对汽轮发电机转子不平衡磁拉力的影响

结合理论推导和数值仿真计算分析了径向气隙偏心对汽轮发电机转子径向不平衡磁拉力及其振动特性的影响。首先通过分析气隙静偏心、气隙动偏心以及气隙动静混合偏心情况下气隙磁场的变化,分别推导得到不同气隙偏心所引起的转子径向不平衡磁拉力表达式,并分析了转子的振动特征,然后利用电机有限元软件Ansoft Maxwell建立了实验室SDF-9型隐极故障模拟发电机的二维模型,计算得到了转子水平及竖直方向的径向不平衡磁拉力变化情况,并与理论分析和部分实验振动响应进行了对比,结果基本吻合。结果表明,气隙静偏心将产生二倍频不平衡磁拉力作用于转子上;气隙动偏心根据转子表面凹凸数量分为合外力为零及合外力不为零两种情况,当合外力不为零时,将产生一倍频不平衡磁拉力作用于转子;气隙动静混合偏心将同时产生一倍频和二倍频不平衡磁拉力作用于转子上(考虑动偏心时合外力不为零的情况)。同时随着偏心程度的增大,不平衡磁拉力也随之增大。     

不平衡磁拉力及对偏心转子系统振动的影响

研究了电机中由于相对偏心引起的不平衡磁拉力对转子系统振动的影响。首先把气隙磁导展开为Fourier级数的形式,通过转子或定子表面的Maxwell应力积分得到非线性不平衡磁拉力的解析表达式。然后代入到转子系统的运动方程中,采用隐式非线性NEWMARK积分法计算系统在不平衡磁拉力和质量偏心力作用下的动力响应,详细分析了电机参数对偏心转子系统振动的影响。研究结果为旋转机械轴系的动力分析及设计提供了理论依据。     

励磁绕组短路下关键运行参数差异对汽轮发电机转子动力学特性的影响

分析了励磁绕组短路下,关键运行参数差异对汽轮发电机转子动力学特性的影响。关键运行参数包括短路程度、短路位置,以及电机负载率;转子动力学特性包括转子不平衡磁拉力激励特性、径向振动响应特性,以及转子铁芯动力学响应规律。基于柔性转子不平衡磁拉力激励与振动响应的理论分析、有限元仿真计算,以及动模试验来探索不同运行参数造成动力学特性差异的规律。结果表明：正常情况下转子不平衡磁拉力趋于零,转子振动以常规基频和定子传递过来的各偶次倍频为主;励磁绕组匝间短路下,转子不平衡磁拉力及其振动响应将产生新的奇次倍频成分,且通频振动幅值增大。随着短路程度或负载的增加,转子不平衡磁拉力与振动响应的基频将增大;短路位置越靠近大齿处,转子不平衡磁拉力与振动幅值越大;转子铁芯大齿的外表面和内槽表面边沿为动力学响应的危险位置。     

偏心故障下动车组牵引电机转子振动特性分析

气隙偏心和质量偏心是动车组牵引电机中普遍存在的两类偏心故障,而由此产生的不平衡磁拉力和机械不平衡力常诱发更为复杂的转子动力学行为,危害列车牵引驱动装置的安全可靠运行。为此,该文建立了静动气隙偏心和转子质量偏心下牵引电机转子系统的Jeffcott模型;推导了静动气隙偏心下牵引电机带负载运行时气隙磁密分布和转子铁芯表面Maxwell应力分布,并给出了可适用于静动气隙偏心、空载/负载运行和任意磁极对数的电机不平衡磁拉力统一解析表达式;采用四阶定步长Runge-Kutta算法计算了某型动车组牵引电机转子在不平衡磁拉力和机械不平衡力作用下的动力响应,并详细讨论了初始静偏心、质量偏心、径向刚度以及转速对系统振动特性的影响规律。结果表明:偏心故障下该型牵引电机转子轴心轨迹呈现接近圆形的椭圆状,其中质量偏心、径向刚度和转子转速会影响轴心轨迹大小,而初始静偏心和径向刚度则使轨迹中心沿静偏心方向偏移。同时,气隙偏心的存在使得具有质量偏心故障的电机转子位移频谱中较明显地包含零频、转频、固有频率、二倍转频、二倍供电频率及其与转频的组合等分量。     

气隙轴向静偏心对发电机定子-绕组受载及振动的影响

通过理论推导、有限元计算和实验验证,研究了气隙轴向静偏心前后同步发电机定子及绕组的受载与振动特性变化。与其他大部分气隙径向偏心的研究不同,本文重点关注气隙轴向静偏心下定子-绕组的受载及振动特性。在分析气隙磁密变化的基础上,推导得到了正常和气隙轴向静偏心下定子径向及轴向不平衡磁拉力、绕组电磁力的表达式。以CS-5型发电机为分析对象,进行了有限元仿真计算和实验验证。结果表明,气隙轴向静偏心会在减小定子径向磁拉力和转子抽空端定子绕组电磁力的同时增加定子轴向不平衡磁拉力和转子伸出端定子绕组电磁力,对应地,定子径向振动和转子抽空端定子绕组振动将减小,但定子轴向振动和转子伸出端定子绕组振动将增大;定子轴、径向磁拉力和绕组电磁力及振动均以二倍频为主,夹杂其他各偶次倍频。在定子磁拉力作用下,定子铁芯齿槽端部为最大变形位置;在定子齿槽变形挤压和电磁力共同作用下绕组直线段与端部的连接处易发生磨损,在制造及运行中需给予特别注意。     

不平衡磁拉力对永磁同步电主轴动态性能影响机理研究

针对由于定转子气隙偏心引起的不平衡磁拉力影响永磁同步电主轴动态性能的问题。首先分析产生不平衡磁拉力的原因,其次根据电磁理论建立电磁不平衡磁拉力载荷模型,将气隙磁导展开为Fourier级数的形式,通过对定转子表面的Maxwell应力积分得到不平衡磁拉力的非线性解析表达式。基于Ansoft Maxwell电机仿真软件,建立永磁同步电主轴的有限元分析模型,以设定的气隙偏心量模拟不平衡磁拉力造成的气隙偏心,得到电主轴动态性能曲线。仿真结果表明:由于气隙偏心引起的不平衡磁拉力,导致永磁同步电主轴齿槽转矩增大,气隙磁密幅值增大,电主轴振动加剧。     

气隙偏心下永磁电机转子系统的振动特性分析

研究气隙偏心对永磁同步电机转子系统振动特性的影响。建立了气隙偏心下转子的动力学模型,结合永磁同步电机在带负载工作下转子永磁体及电枢电流共同形成的气隙磁场分布情况,利用Maxwell应力张量法计算了气隙偏心造成的不平衡磁拉力,并代入转子系统运动方程;通过实例分析,详细讨论了不同偏心以及负载类型对转子系统振动特性的影响。结果表明：质量偏心在增大转子振动的同时会削弱不平衡磁拉力的影响,使振动趋于规则;初始静偏心的大小和方向都将影响转子振动特性,当其方向和重力方向相反,振动强度将有所减弱;当外部负载转矩发生变化,其相应谐波频率的振动将被激发出来。     

电机定子硅钢片磁致伸缩效应引起的振动

为了研究磁致伸缩效应对电机定子硅钢片的影响,建立磁-机械耦合数值模型,研究了在磁致伸缩作用下电机定子的振动情况,得到电机定子硅钢片的振动主要为供电频率的一倍频与二倍频。设计了一种仿真实验模型,模拟电机中的磁场走向,线圈与无取向硅钢片不接触,这样无取向硅钢片上只存在由变化磁场导致的磁致伸缩力;通过改变硅钢片的位置,分析磁场不同走向下磁致伸缩效应对无取向硅钢片应力特性的影响,得到无取向硅钢片主要振动频率为供电频率的一倍频和二倍频,且硅钢片处于不同位置时影响其振动的主要频率不同;在磁路发生偏转时造成无取向硅钢片在供电频率一倍频处振动明显。同时设计了实验,测量变化磁场下无取向硅钢片上的振动信号,对仿真结果进行验证,与仿真结果相符合。     

大型立式电动机特定边界条件下的振动特性仿真与实验研究

考虑大型立式电动机的承载结构特点和机电耦合、电磁耦合作用,应用虚拟样机技术和有限元仿真软件,建立了某大型立式电动机的有限元模型,分析了电机振动变形和结构破坏的分布规律,确定了大型电动机结构变形与破坏的主要形式和部位。研究结果表明,单边磁拉力的不平衡作用是引起大型电机振动的重要激振源,当主波磁场产生的单边磁拉力的频率与电机某阶固有频率接近或者相同时,可能引起相关结构或者整机的强烈振动。同时,地脚螺栓的联接刚度对电机固有频率有较大影响,随着地脚螺栓数量的增加,电机的固有频率随之提高;当地脚螺栓失效时,会使得电机的固有频率降低,从而可能更加容易引起电机生产剧烈振动或者共振。     

球式自动平衡装置在二倍频激励下的动态特性

高速旋转机械是应用较多的一种机械设备,一旦发生故障造成的损失十分严重。解决的办法之一就是对其转子进行自动平衡。生产中转子除了受到偏心激振力之外,还会受到高次倍频激振力和分数倍频激振力,特别是二倍频激振力。研究这些激振力对球式自动平衡装置的影响有非常重要的意义。由此,构建球式自动平衡装置在二倍频激振力作用下的平衡方程,应用Matlab软件研究和通过实验验证其动态特性。     

Safety and ergonomics in the maintenance of heavy forest machinery

Occupational accidents and ergonomic problems in the maintenance (i.e. the servicing and repairing) of heavy forest machinery are investigated on the basis of the literature, accident reports, interviews, and observations. Heavy forest machinery includes those machines used in logging operations—forwarders, processors, harvesters, and agricultural tractors equipped for forest work. The machinery is maintained by the operators mainly in the forest. The main problems in the work environment are caused by: cold in winter; the necessity of working barehanded; the handling of oil or solvents; the risk of slipping and falling associated with climbing up to and working on machines; troublesome working postures; the temporary need for great strength in handling heavy machine parts. The accident rate of maintenance work is high compared to the one of operating machines—nearly as high as in logging work with chain saws. The prevention of health hazards and accidents related to maintenance work is a difficult but essential question. The improved work conditions in the operator's cabs of the machinery have not, of course, improved the work conditions in the maintenance carried out mainly outdoors.     

基于ICS-LSSVM的包装机械动力机轴承的故障识别

目的针对包装机械设备中动力机轴承的故障诊断识别率低的问题,提出一种基于参数寻优的故障识别方法。方法首先通过主元分析算法对包装设备动力机的振动数据进行主成分特征提取,减少各数据间的相关性,然后采用LSSVM对各类数据样本进行故障识别。为了克服LSSVM惩罚因子和核函数参数易出现局部最优、收敛精度差等问题,提出一种ICS算法优化LSSVM的状态参数,提高包装机械动力机轴承故障诊断的识别率,以实测糖果厂包装机械振动数据为例验证所提方法的有效性。结果实验结果表明,在包装机械动力机轴承故障类别确定的情况下,算法能够高精度地识别各类动力机故障。结论该算法实现了分类器参数的自适应选择,为提高包装机械动力机轴承故障诊断的识别率提供了可靠的方法。     

创新驱动发展 科技助推生产——记陕西秦川机械发展股份有限公司秦川塑料机械厂

秦川塑机是国内最早研发塑机产品的厂家之一。该公司43年的发展历程,始终坚持以技术自主研发为先导,向多层化发展,向自动化发展,向专业化发展。大胆提出从＂传统塑机向高端路线发展,走向高端产业多元化发展＂的创新思路,开拓出一条崭新的发展道路。该公司生产的大规格中空塑机产品至今仍保持高速成长,在国内同行业具有较高的市场占有率。     

Research on Key Techniques of Condition Monitoring and Fault Diagnosing Systems of Machine Groups

This paper describes the development of the condition monitoring and fault diagnosing system of a group of rotating machinery. The data management is performed by means of double redundant data bases stored simultaneously in both the analyzing server and monitoring client. In this way, high reliability of the storage of data is guaranteed. Condensation of trend data releases much space resource of the hard disk. Diagnosing strategies orientated to different typical faults of rotating machinery are developed and incorporated into the system. Experimental verification shows that the system is suitable and effective for condition monitoring and fault diagnosing for a rotating machine group.     

工程机械工业设计知识库构建方案研究

目的 对工程机械工业设计知识进行研究,探索工程机械工业设计知识库的建构方法与流程,有效利用工程机械工业设计知识,提高工程机械产品造型设计能力。方法 通过工程机械工业设计相关知识研究的梳理、设计知识的分类和现代信息论关于产品所传达信息的分类对工程机械工业设计知识进行梳理、分类,建立工程机械工业设计知识模型框架,构建工程机械工业设计知识库框架。结论 通过对工程机械工业设计知识进行设计学的分类重构,构建了工程机械工业设计知识库框架与流程,并将研究结果在实践中予以运用。工程机械工业设计知识库的建立,为设计师提供了数字化辅助设计资源,有利于设计师快速获取与重用工程机械造型设计知识,大大提高设计效率及产品创新能力,同时也给其他设计知识库开发提供参考。     

Research on Rubbing-fault Diagnosis System in High-speed Rotor based on LabVIEW

The rubbing between rotors and determiners is the common mechanic vibration fault in the operation of rotation machinery. During the operation of equipment,in order to meet the demand of high speed and efficiency of machinery,the gap between the active and passive parts of the rotor system become smaller,which results in the common rubbing fault of rotors and stators. This essay studies the fault diagnosis of high speed rotors based on invented instrument and shows the measurement and research of the signals of rubbing failure of high speed rotors. The research introduces the designed software and hardware which are experimented and testified on Bentley rotor experiment platform. The system has theoretical and applicative meaning in practical projects.     

Data transformation in SPC for semiconductor machinery control: A case of monitoring particles

Yield is an important indicator of productivity in semiconductor manufacturing. In the complex manufacturing process, the particles on wafers inevitably cause defects, which may result in chip failure and thus reduce yield. Semiconductor manufacturers initially use wafer testing to control the machine for the number of particles. This machinery control procedure aims to detect any unusual condition of machines, reduce defects in actual wafer production and thus improve yield. In practice, the distribution of particles does not usually follow a Poisson distribution, which causes an overly high rate of false alarms in applying the c-chart. Consequently, the semiconductor machinery cannot be appropriately controlled by the number of particles on machines. This paper primarily combines data transformation with the control chart based on a Neyman type-A distribution to develop a machinery control procedure applicable to semiconductor machinery. The proposed approach monitors the number of particles on the testing wafer of machines. A semiconductor company in Taiwan in the Hsinchu Science Based Industrial Park demonstrated the feasibility of the proposed method through the implementation of several machines. The implementation results indicated that the occurrence of false alarms declined extensively from 20% to 4%.     

一种蒸发冷却与机械制冷复合制取高温冷水的新方法

目前制取高温冷水的方法有深井回灌技术、地埋管技术、蒸发冷却式冷水机组和机械制冷高温冷水机组。这些方法要么是纯粹利用天然冷源,要么是利用人工冷源,还没将天然冷源与人工冷源结合起来。本文介绍的一种为显热末端制取高温冷水的新方法,就是将低成本、低能耗又环保的蒸发冷却技术(天然冷源)与机械制冷技术(人工冷源)相复合来制取高温冷水。并详细介绍了它的工作原理,还对其在西安地区进行了初步测试。     

农机界面设计影响因素的分析

目的 对现有农机的界面要素进行综合分析,探究农机界面设计中主要影响因素的处理方法并做出总结,进而指导今后的农机设计,达到提升农机界面设计水平的目的。方法 以国内外农机企业的代表机型为研究对象,对比分析农机界面设计的主要影响因素,归纳农机界面设计的优良特征以及相应处理方式,并作出相应的数据处理,进行定量分析。结论 农机界面设计的主要影响因素集中在色彩处理、造型界面处理和细节工艺处理3个方面。在农机的界面设计中,要提高色彩搭配的和谐程度、改善造型界面的丰富流畅程度以及细节和工艺的精细程度。为了保持一致性与协调性,3个主要影响因素在设计过程中不能割裂开来,应该统筹处理。