磁流体轴承的磁场与润滑特性分析研究

针对电机轴承高速化载荷高的需求以及磁流体轴承具有的自润滑密封、可靠性高、高速、低摩擦润滑等一系列优点,对磁流体轴承在不同条件下的性能开展了研究。首先从理论上推导了磁流体粘度的相关公式,通过采用Matlab软件在外加磁场的条件下,对磁流体的粘度进行了修正,并给出了磁流体轴承润滑的粘温、粘压特性。其次,采用有限元分析方法设计了外加磁场,并对轴承内部的磁场分布进行了分析。研究结果表明,在外加磁场的作用下,磁流体轴承润滑的粘度发生变化,同时,相较于传统普通轴承,磁流体轴承的承载能力得到提高,能在高温、高速的工况下工作。     

可控阻尼磁流体滑动轴承的设计及减振性能研究

设计一种具有可控阻尼效应的铁磁流体轴承。该新型磁流体轴承采用阻尼可控磁流体代替传统普通滑动轴承内外环间隙中的润滑油,可通过外磁场调节内磁流体的黏度阻尼,来控制轴承的振动。建立由伺服电机、涡流传感器和数据采集系统组成的磁流体轴承性能测试系统,研究不同转速和电流下轴承的振动情况。结果表明:在外磁场作用下,磁流体轴承的振动幅度明显减小;同时施加的电流越大,对振幅的抑制作用越明显,表明磁流体滑动轴承的减振效果明显,且其阻尼是可控的。     

磁流体粘度特性研究

通过对旋转式粘度计进行改进,在测试区域内产生了可调磁场,并利用该实验台,分别测定出2种磁性液体的粘温和粘磁关系。结果表明:磁流体在磁场的作用下,粘度随外加磁场的增强而逐渐增大,呈现非牛顿流体的特性,主要由于磁粒子沿磁力线运动,这种运动会使悬浮粒子流动阻力增大,表现为粘度的增大;在没有磁场作用时,与一般的润滑剂一样,磁流体的粘度随温度的升高而逐渐降低,基载液的粘度随温度的变化规律对磁流体的粘温关系影响很大,基本符合Arrhen ius公式。     

磁流体液体动密封结构中漏磁控制参数的优化设计

本文根据外加磁场对磁流体和被密封液体界面稳定性的影响，对磁流体流体密封结构中的轴向漏磁参数进行了优化设计。结果表明，在密封旋转轴上添加合适厚度的高导磁套和合适宽度的非导磁势圈，可以有效地将密封界面处的漏磁控制在界面稳定性阈值以下，从而保证磁流体液体密封中磁流体和被密封液体的界面稳定性。     

磁流变阻尼器阻尼通道结构参数对响应时间的影响研究

通过ANSYS软件进行磁场仿真得出了不同磁流体通道间隙,磁极长度,磁极形状以及磁回路厚度下磁流变阻尼器磁感应强度随时间变化的曲线图。通过分析磁场仿真结果得出:随着磁流体通道间隙的增加,其响应时间呈上升趋势;随着磁极长度的增加,其响应时间减小;磁极表面有不同形状,当磁极表面形状为平面且有圆弧倒角时其响应时间最短;活塞磁场未饱和时,随着磁回路的厚度的增加其响应时间增大,当活塞磁场饱和时,磁回路的厚度对磁流变阻尼器的响应时间不会产生影响。     

磁流体稳定性的解析

一、引言 磁流体又称磁性液体,目前已广泛地应用在润滑、密封、研磨、分选、换能、印刷、医药等许多领域。磁流体通常是由强磁性微粒、基液以及表面活性剂三者混合而成的一种稳定的胶状溶液。该流体表观上没有磁吸引能力,只有在外磁场的作用下,才能显示出具有磁性功能的液体。七十年代我国开展了磁流体的基础研究和应用研究,提出许多新的见解。 本文在前人工作的基础上,仅就磁性微粒(含非磁性体)在磁流体中所处的状态和作用,以及外磁场对磁流体稳定性影响进行了解析。 二、磁流体稳定性的解析 1.粒子间的磁力吸引     

磁流体动压密封的磁场发生器设计及性能研究

磁流体黏度可随外部磁场强度发生变化,故可将其作为非接触式机械密封端面的润滑介质,通过改变外部磁场强度来实现磁流体膜动压性能的控制。为提高磁流体动压机械密封的密封性能,设计一种磁场发生器,该磁场发生器可通过改变电流来调节磁流体膜的黏度,从而产生不同的动压,实现对流体膜动压效应的控制。采用数值分析的方法,对由动环、静环、磁流体膜及磁场发生器组成的导磁结构的磁场进行分析,获得导磁结构中磁力线、磁场强度、磁感应强度分布规律。研究发现,导磁结构中的磁力线几乎全部穿过密封环端面,该处的磁场强度达到最高水平;磁力线在垂直于密封端面方向上有一定的磁场梯度,且磁流体膜中的磁场强度与磁场发生器的电流强度成正比。     

磁场强度对水基磁流体滑动轴承弹流润滑性能的影响分析

建立了磁流体滑动轴承的弹流润滑数学模型,利用考虑热效应的Renolds方程,采用多重网格法、多重网格积分法和逐列扫描法,对磁场作用下的水基磁流体润滑滑动轴承的弹流性能进行数值分析。对比了有无磁场作用下的水基磁流体弹流润滑数值模拟结果,并探讨了磁感应强度对其膜厚和压力的影响。结果表明,在有磁场作用的条件下,不同磁粉体积分数下的水基磁流体的润滑膜膜厚比没有磁场作用时有所增加,但压力没有明显变化;在不同磁感应强度条件下,随着磁感应强度的增加,水基磁流体润滑膜厚增加,压力没有明显变化。     

磁流体密封中黏性损耗对密封性能的影响

磁流体密封中,由于摩擦产生大量的热将会引起温度急剧变化,而黏性损耗则是影响摩擦功耗的一个重要因素。以醇-水共热沉淀法制得的二辛酯基磁流体作为密封介质,研究黏性损耗对磁流体温度场和黏度的影响。结果表明:黏性耗散是引起磁流体温度升高、黏度降低的主要因素,对磁流体密封性能的影响不可忽略;磁场作用明显增大相同转速下磁流体的黏滞损耗,但磁场的大小不对磁流体温度场和黏度变化的影响不大。     

可控阻尼磁流体轴承的振动控制性能研究

设计了一种新型铁磁流体轴承,利用有限元分析软件ANSYS对其内部磁场进行了模拟。以漏磁系数为优化对象,对铁磁流体轴承的参数进行了优化设计。同时介绍了铁磁流体轴承测试平台的工作原理,包括了伺服电机控制器、电涡流位移传感器、采集卡和电源等。最后,对磁流体轴承的动态稳定性进行了控制实验。实验结果表明,对于试验用结构尺寸和流体成分的磁流体轴承,当外加电流小于或等于0.08 A时,铁磁流体轴承支承的转子振幅随外加电流的增加而减小。此外,转子的动态稳定性也与转速有关。当外加电流为0.08 A时,磁流体轴承转子的振幅随转速的增加先增大后减小。实验表明,磁流体轴承能够抑制转子的振动,并且具有较高的精度。     

Magnetic-fluid microelectromechanical light modulator

1Introduction Duringthelastfewdecades,avarietyof techniquestoimplementmicroelectromechanical systems(MEMS)basedopticalmodulatorshas beenexplored[13].Themicromirrortechnologies arethemostprominentexamplesofthesuccess storiesintheopticalMEMSarea.Themi cromirrordeviceshavedemonstratedgreatper formanceparticularlyintheprojectiondisplay areas[23].Despitethegreatpotentialforcom mercialapplications,themicromirrordevices haveacleardrawbackintheflat paneldisplay(FPD)applications.IfanFPDisthebestf…     

基于气穴模型的动压轴承动态油膜刚度计算方法

针对雷诺方程很难准确反映动压轴承高速转动过程中引起的周向惯性效应、动态挤压效应等的影响,进而导致油膜动态刚度计算精度难以满足高精度轴承设计的现状,提出用ADINA软件先求解瞬态油膜压力分布和瞬态油膜力,得到轴心轨迹,然后结合差分计算模型计算油膜动态刚度的方法。该计算方法基于流固耦合和气穴模型,定义油膜和轴的流固耦合时,采用任意的拉格朗日-欧拉(ALE)算法有效避免了油膜网格畸变的问题,再现轴心动态平衡过程和三维流场压力分布的动态发展过程,得到瞬态过程中的动态油膜力和动态油膜刚度。试验结果和基于流固耦合和气穴模型的计算结果对比分析发现两者基本吻合,说明该基于流固耦合和气穴模型的数值仿真计算方法是可行和有效的。     

表面织构动压滑动轴承油膜力解析模型

提出一种求解表面织构动压轴承油膜力的解析模型。基于Sommerfeld油膜边界,通过分离变量的方法,求解表面织构动压滑动轴承二阶偏微分Reynolds方程,得到表面织构动压滑动轴承油膜压力解析式。以圆形凹坑轴承为例,在油膜区域通过积分求得织构轴承的油膜力,分析织构参数对油膜压力的影响,研究发现,表面织构位于收敛区域(升压区)的轴承,其润滑与承载性能优于表面织构位于发散区域(降压区)的轴承、全织构轴承以及光滑轴承。对比了提出的解析模型与FDM和CFD模型在不同长径比和偏心率下的计算结果,结果表明,提出的解析模型能准确地描述表面织构动压滑动轴承的油膜力,且计算结果同FDM和CFD模型计算结果基本一致,验证了该模型的正确性。     

A study of optimum load-bearing capacity for slider bearings lubricated with couple stress fluids in magnetic field

A theoretical study of slider bearings in general form is presented, considering the lubricant to be an isothermal, incompressible electrically conducting couple stress fluid in the presence of a uniform magnetic field. An expression for a modified Reynolds equation is derived in order to obtain pressure gradient in terms of inlet–outlet (IO) film height ratio (simply IO film ratio) of slider bearings. As a special case, a study of the IO film ratio of four particular types of slider bearings is analysed. For the study of optimum load capacity, three-dimensional geometry has been assumed in order to consider side flow. Values of maximum load capacity for various values of couple stress and magnetic parameters, and the corresponding IO film ratio of the four bearings are obtained numerically, and a comparative study of these values has been presented. A comparative study of optimum load-carrying capacity for finite and infinite slider bearings has also been made. It is observed that both the values of maximum load capacity and the corresponding IO film ratio depend on couple stress and magnetic parameters and the shape of bearings conjointly. The present results are also compared with the similar available data in Newtonian cases.     

外加磁场对磁流体润滑油膜轴承的影响

为了研究磁流体润滑油膜轴承内磁场的分布情况,分别通过永磁铁、螺线管及亥姆赫兹线圈对其施加3种不同形式的外磁场。通过磁场二维实体有限元模型的数值仿真,分析在3种模型下磁流体润滑油膜轴承的磁场分布特性,并比较磁场在油膜区的分布情况。结果表明,永磁铁模型的磁场主要分布在永磁铁、油膜、轴承座以及靠近磁铁的轧辊部分,螺线管模型的磁场主要分布在油膜、轴承座以及靠近磁铁的轧辊部分,亥姆霍兹线圈模型的磁场主要分布在线圈以及油膜的端部;3种模型在油膜区磁场分布沿轴向均呈现中间小、两端大的不均匀现象,且具有端部效应;永磁铁模型和螺线管模型在油膜区磁场沿径向分布均匀,亥姆霍兹线圈模型沿径向分布不均匀。     

肠道胶囊式微机器人轴向磁拉力特性

提出一种以径向磁化的瓦状多磁极组成的圆筒式永磁体为外驱动器，以嵌入机器人本体内与外驱动器同磁极结构的永磁体为内驱动器的非接触式驱动控制方案。通过外驱动器的旋转产生旋转磁场，借助于磁机耦合作用，驱动机器人旋转并在其外螺纹表面形成的流体动压力作用下产生轴向推力，进而实现胶囊式机器人在肠道内旋进。基于等效磁荷理论，采用磁荷积分法建立了驱动器的轴向磁拉力模型，对驱动器磁极结构参数与磁拉力的关系特性以及磁拉力与机器人游动关系特性进行了理论与试验研究。     

薄膜润滑状态下流体的流动特性分析

应用分子动力学的基本理论和已有的实验数据对薄膜情况下的流体流动进行了分析。通过对简单的压力流和剪切流较精确的模拟,得出了流体在不同膜厚下的流动特性。由此可以看出,在分子级膜厚条件下壁面对流体的作用十分显著。通过以微观场的运动分析揭示宏观流动,为薄膜甚至边界润滑轴承性能分析提供依据。同时,可得出对壁面边界条件的解释。     

同极型和异极型磁轴承的磁场分布和功率损耗分析

采用有限元软件ANSYS详细分析了同级型和异极型2种结构磁悬浮轴承的磁场分布,给出了2种结构磁轴承的二维磁力线分布图和磁场分布图,并分析了同级型磁轴承二维磁场矢量分布和三维磁通密度矢量分布。详细计算了在不同频率下2种结构磁轴承的功率损耗,给出了功率损耗随交变电流频率变化拟合曲线。分析结果表明,同极型磁轴承磁力线分布在同一方向,全部平行于转子的轴线,因而耦合效应小,功率损耗小,在应用上具有更加明显的优越性。     

轴质量对用液体油膜轴承支承转子动特性的影响

本文研究了轴质量对支承于液体油膜轴承上的转子的影响.转子假定是位于弹性轴中部的薄盘,它考虑非零弹性轴质量由液体油膜轴承支承.该径向轴承假定为短简易型,用纵向的和相互作用的刚度及阻尼系数表示,这些系数与系统的角速度有关.假定转于由一电机加速,假定电机速度由一两阶传递函数控制.仿真结果表示质量比的小值,它由轴质量对盘质量比...     

A Comparative Study of Static and Dynamic Characteristics of Parabolic and Plane Inclined Slider Bearings Lubricated with MHD Couple Stress Fluids

In this article the couple stress effects on the static and dynamic characteristics of parabolic and plane inclined slider bearings in the presence of an applied magnetic field with squeeze action is analyzed theoretically. The modified magnetohydrodynamic (MHD) couple stress Reynolds equation is derived. The closed-form solution for the film pressure of parabolic and inclined plane slider bearings is obtained and used to study the MHD couple stress static and dynamic characteristics of these bearings. The results predict a higher steady load-carrying capacity, dynamic stiffness, and damping coefficient for the bearings lubricated with MHD couple stress fluid than the corresponding Newtonian case. It is observed that the parabolic-shaped slider bearings provide greater steady load-carrying capacity, dynamic stiffness, and damping coefficients compared to the plane inclined slider bearings.