水润滑轴承加载装置电磁力动态变化机理研究

针对电磁加载装置电磁力在动态载荷模拟试验中的不稳定现象,为了给水力机械中的水润滑轴承性能研究提供准确载荷,电磁力动态变化机理需深入研究.首先,通过理论推导得到了电磁加载装置电磁力动态变化数学模型;其次,建立了电磁加载装置物理模型并进行有限元分析,获得了电磁力、磁阻力矩与磁通密度等参数的变化规律;最后,进行了电磁加载装置...     

高速电主轴电磁加载温升分析

加载盘的温升是非接触电磁加载装置动态加载过程中的主要问题之一。电磁加载的本质是利用电磁力来模拟工作载荷,而在动态加载过程中加载盘内会产生涡流,从而导致加载盘发热。主要分析加载盘在不同转速下的温升情况。通过红外测温仪对加载盘进行实时温度测试,以分析、计算热功率为基础,根据加载装置实际尺寸利用瞬态热路法对加载盘温升进行求解,最终得到不同转速下加载盘温升的变化情况以及加载盘的温升特性,为改善本电磁加载装置提供了重要依据。     

考虑转子内部温度梯度的磁-热耦合分析

当磁悬浮转子内部存在温度梯度时,转子会发生变形从而对整个磁悬浮轴承系统的可靠性及动态性能有显著的影响。为了准确计算磁悬浮转子内部的温度差异分布,提出了一种磁-热耦合(2D-3D)方法对磁悬浮转子进行热分析。通过电磁分析软件Ansoft Maxwell对交变磁通下磁悬浮轴承铁损耗进行二维有限元分析,将铁损耗以空间坐标相对应的原则映射到COMSOL的三维温度场分析中,其他损耗如铜损耗也包含在模型中。将这种方法应用在某型号磁悬浮轴承系统上,通过实验分析,计算结果与测量结果相吻合。     

高速电主轴非接触电磁加载装置设计与实现

针对高速电主轴接触式加载存在的问题,设计了一套非接触电磁加载装置。该装置主要由高导磁加载盘、直流电磁铁、恒流源及测试部分组成。其中直径80mm、厚40mm的铁镍合金加载盘与直流气隙磁场相互作用,在加载盘上产生电磁力。利用该电磁力模拟主轴的切削力负载,可实现高速电主轴的非接触加载。使用所设计的装置对170MD18Y16型磨削电主轴进行加载试验,结果表明,加载值与设定值一致,所设计的装置能够满足高速电主轴加载的需要。当加载装置的气隙不变时,主轴转速、励磁电流是影响非接触电磁加载的主要因素。     

镁还原罐电磁感应加热装置的能量损耗分析

针对镁还原罐电磁感应加热装置中的能量损耗问题,对炼镁还原系统的能量传输、热损耗和激励线圈电阻损耗的影响因素及相互关系进行了研究,提出了一种高温激励线圈镁还原罐电磁感应加热装置的设计方法,利用CST软件中的电磁工作室模块建立了电磁系统与传热系统的耦合模型,并通过该模型对炼镁还原系统的热损耗和激励线圈自身铜损进行了数值模拟。研究结果表明:炼镁还原系统的总损耗在激励线圈允许工作最大温度900℃时最小,该方法减小了炼镁还原系统的总损耗,提高了能量利用效率,可以为镁还原罐电磁感应加热装置的设计提供新思路。     

单框架磁悬浮控制力矩陀螺的损耗计算及热-结构耦合分析

为了明确由损耗导致航天器应用中的磁悬浮控制力矩陀螺温升问题,需要对损耗和温度分布进行分析计算。本文针对额定转速12 000 r/m,最大角动量200 N·m·s的单框架磁悬浮控制力矩陀螺,通过建立理论模型进行分析计算,得到了框架力矩电机、径向磁轴承、轴向磁轴承和转子高速电机的铁损以及铜损;对陀螺三维有限元模型进行了热场仿真分析,得到在各类损耗影响下的温度分布,并进行了热-结构耦合仿真分析。分析得到最大温度位于高速电机定子,最大温度是48.3℃;最后,进行了样机温升实验验证,检测温度最大值位于高速电机定子,最大值为51.8℃,与计算值误差为6.8%。通过温升检测实验验证了损耗计算和有限元热场分析。实验结论为整体结构优化提供了理论参考。     

水润滑轴承刚度测试中磁力加载激振技术研究

针对水润滑径向轴承刚度测试中加载力和激励力的实现问题,研制了一套电磁径向加载激振装置,并在大长径比水润滑橡胶轴承刚度测试中得到应用。设计并制造了一个八极式电磁加载装置,构成四组电磁铁,通过PID技术实现装置的静态加载、正弦及冲击动态激励功能,并能对转轴实现小角度角位移控制;开发了一套磁力监测软件,试验验证了电磁加载装置的各项功能,将该加载装置安装在单轴承支承的正置式试验台中,识别的水润滑橡胶轴承的刚度值数量级为107N·m-1。结果表明:该磁力装置可实现静态加载以及谐波动态激振功能,此技术可用于水润滑径向轴承刚度测试。     

高速电主轴动态非接触电磁加载研究

针对高速电主轴接触式加载存在结构复杂、磨损及振动大等问题,提出一种非接触式电磁加载方法。该方法中动态电磁力可模拟主轴实际切削力载荷,实现高速电主轴动态非接触加载。利用电磁理论建立了非接触电磁加载模型,分析了电磁力的影响因素。解决了实现电磁加载的关键技术,并完成加载实验台整体设计。在转速为9 000 r/min、励磁电流为40 mA的加载条件下,针对170MD18Y16型磨削电主轴进行了动态加载实验,并对比了励磁电流和转速变化时动态电磁力的理论和实测值。结果表明,动态加载理论值与实测值变化一致,二者误差较小,验证了动态非接触电磁加载方法的有效性,且改变励磁电流和转速可实现不同条件的加载。     

高速电主轴非接触加载动态电磁力分析与计算

高速电主轴可靠性实验中非接触电磁加载装置需按实际载荷控制径向电磁力。为实现径向加载的闭环控制,建立了高转速加载时的动态电磁场解析模型,该模型综合考虑了实心加载盘高速旋转时产生的涡流磁场及对磁极原磁场的影响。对磁场解析模型的分析、求解得到了径向加载电磁力的解析表达式。解析计算结果表明磁极原磁场及加载盘转速是影响径向加载电磁力的主要因素。为验证解析计算的有效性,采用有限元法(FEM)建立了动态电磁场的三维仿真模型,得到了较为精确的仿真计算结果。为进一步验证径向电磁力分析的准确性,实测了加载盘在不同转速下的径向电磁力,结果表明计算值与实测值较吻合,证明动态电磁力分析与计算方法正确,研究结果可建立径向加载的控制模型。     

基于Maxwell的继电器电磁激励力的研究

为了提高系统的稳定性和延长继电器的使用寿命,至关重要的一点是要研究继电器的电磁特性。运用CATIA软件建立继电器电磁系统的有限元模型,对继电器的电磁激励力进行求解,对工作气隙的五个位置进行仿真,得到五种工作气隙下的磁场强度和磁矢量云图,并分别计算继电器电磁吸力与施加在线圈上的电磁激励间的关系。对安匝数不同的电磁机构进行仿真,得到不同安匝下的电磁力曲线。根据仿真结果可知,电流不变时,随着工作气隙的减小动铁芯所受到的电磁增大;随着电流增大以及继电器线圈的安匝数增大,受到的电磁力也随之增大。     

高速转子动平衡补偿技术研究

在对高速回转系统进行平衡措施以减少振动量的研究中,结合电磁式间接在线动平衡头和电磁式在线混合动平衡头的优点,开发一种节能的高速转子在线动平衡补偿装置;利用电磁场的耦合作用,无接触地在加重平面处形成与所需离心力等效的旋转电磁力,实现在线实时精密补偿;并运用影响系数法控制策略,利用旋转极坐标合成矢量力,使转子质心落回旋转中心;同时,时空旋转电磁力消失,转子系统在极坐标合成力的作用下实现最终动平衡。     

基于多场耦合的先导式电磁开关阀特性研究

电子稳定控制系统(ESC)是提高汽车行驶稳定性和主动安全性的关键装置，旨在提高ESC液压系统的控制精度，对其核心部件先导式电磁开关阀的相关特性进行深入研究。建立了先导式电磁开关阀多场耦合的数学模型，包括机械模型、电磁场模型、液动力模型和热力场模型；分析了气隙、电流、温度等因素对电磁力的影响，并通过试验验证了理论模型的正确性。结果表明：电磁力随气隙和温度分别呈非线性变化，一定范围内，随电流呈线性关系；当气隙超过0.8 mm时，电磁力几乎不随气隙变化，呈现比例电磁铁的特性。另外，在试验中得到了先导阀两端压差对电流、压力、流量响应的影响。     

新型PDMS电磁微阀动态特性仿真研究

提出一种可用于气动微流控芯片气压控制的PDMS电磁微阀。阐述了PDMS电磁微阀的工作原理与结构,给出了电磁驱动器数学模型。建立了自感系数、线圈电流、阀芯运动电压、机械运动和电磁吸力的仿真模型;建立了PDMS电磁微阀电磁力、阀膜弹性变形力与微流道内气、液作用力之间的多物理场耦合数学模型。利用MATLAB/Simulink软件建立PDMS电磁微阀阀膜形变模型、出口流量模型,并与5个电磁驱动器子模块连接。对电磁驱动器动态响应特性和PDMS电磁微阀流量动态特性进行仿真分析,给出了PDMS电磁微阀阀芯驱动力、阀芯响应特性和动态流量特性分析结果。     

一种新型复合式电磁驱动燃气喷射装置的设计与分析

作为国际远洋船舶的主要动力装置,采用加入气体燃料的低速柴油机在实现节能减排方面拥有巨大潜力。燃气喷射装置作为缸内直喷的核心执行机构,对内燃机燃烧品质和热效率有着重要影响。针对现有电磁驱动喷射装置存在的流量小、驱动力弱等不足,提出一种新型复合式电磁驱动燃气喷射装置。首先,针对驱动机构及阀体提出新的设计思路,通过有限元方法分析了驱动机构的电磁特性及阀体流动特性,验证了设计可行性;其次,建立喷射装置的CFD仿真模型,归纳了流量特性规律;最后,建立试验平台,测试了驱动机构的稳/动态特性。仿真与试验结果表明,新型复合式电磁驱动燃气喷射装置具有高效节能、快响应、高精度的动态特性,对缸内预混特性等具有显著的改善效果。     

An analysis of the main factors on the wear of brushes for automotive small brush-type DC motor

Some critical components in motors and generators have sliding electrical contacts. Electrical brushes are commonly used in those contact points to conduct current between the stationary and moving parts of a motor. Brushes are exposed both to mechanical and electrical loading. In this paper, studies on the wear of brushes against copper commutator were briefly reviewed. The main influential factors of brush wear are associated with both mechanical and electrical wear. Brush wear is affected by various factors including temperature, material properties, sliding speed, contact force, and interfacial and environmental conditions. The mechanical wear of brushes is proportional to the brush spring pressure and sliding speed, while the electrical wear of brushes is associated with current and contact voltage drop. To characterize the wear, a brush wear test machine was designed, and influential factors were measured such as electrical contact resistance, temperature, wear mass loss, and so on. The wear tests were processed using a small brush type automotive DC motor.     

电磁脉冲撞击加载装置的研制及其应用

利用脉冲大电流作用耳的电磁感应和能量转换原理,研制出电磁脉冲撞击加载装置,对冲击大小和冲击速度进行测试和标定。实验表明,该装置使用方便,操作简单,可以施加不同方向的载荷;冲击力大小可调、冲击速度稳定,载荷稳定。该装置已成功地应用在动态光弹性测量,并且得到了半无限板在冲击作用下的光弹性等差线。电磁脉冲撞击加载装置可以同多火花动态光弹仪或脉冲激光器联机使用,便于实验中全系统的自动化控制。电脉冲击撞击加     

大功率潜水电机冷却系统分析方法与试验研究

为了研究大功率潜水电机的温度分布规律,以580 kW潜水电机为例进行分析.依据工作条件建立温度场计算模型,实现流固耦合自动传热并可模拟内外冷却介质的流动;以定转子铁耗定值、油摩损耗和铜耗变量作为热源施加方式,基于冷却系统参数影响关系得到温度场与流场间双向耦合关系,由此提出一种冷却系统分析方法;采用该方法研究冷却系统结构...     

基于ADAMS的装载机工作装置动力学仿真方法研究

文中针对装载机工作装置进行动应力测试需要较高的时间与人力成本,以国产额定载重9t装载机为研究对象。提出一种应用虚拟样机技术快速获得装载机工作装置应力特性的方法。在ADAMS中建立了工作装置虚拟样机模型,对工作装置在不同工况下利用Step函数进行多刚体动力学仿真分析,得到的铰点载荷与实测载荷进行对比,验证仿真方法的合理性。利用Ansys生成动臂、摇臂以及连杆的柔性体文件,采用模态叠加法建立工作装置刚柔耦合动力学模型,导入不同工况下实测液压缸位移与铰点载荷,进行了工作装置动力学仿真分析,与Step函数仿真结果对比,结果表明：对于刚体动力学仿真分析,利用Step函数模拟铲装作业可以较好地反映铰点处的峰值载荷。对于刚柔耦合动力学仿真分析,基于实测载荷的最大应力与基于Step函数模拟的最大应力相对误差不超过26%,研究为装载机工作装置的强度分析与结构优化提供参考依据。