涡轮增压器压气机叶轮锁紧螺母扭力设计计算方法研究

针对车用涡轮增压器高速转子轴承系统可靠性问题,研究车用涡轮增压器的压气机锁紧螺母扭力设计方法。基于理论推导和涡轮增压器的工作特点,确定了压气机锁紧螺母预紧力范围的计算公式。结合压气机热力计算结果,得到发动机不同工况工作条件下转子轴输出功率的大小,从而确定不同设计工况点压气机锁紧螺母扭力值,确保转子轴承系统的可靠运行。将这种方法用在JP50Q汽油机涡轮增压器设计上,计算得到压气机锁紧螺母力矩范围,通过实践安装验证满足增压器高转速工作要求。     

磁悬浮飞轮用可重复电磁锁紧装置的设计与试验

针对磁悬浮飞轮用基于机构自锁原理的可重复电磁锁紧装置,分析其原有显式电磁铁执行机构的电磁力学特性,得知其最小解锁残余力过大,若采用隐式电磁铁,可以消除解锁残余力,从而提高锁紧装置解锁可靠性。采用等效磁路法对隐式电磁铁进行磁路分析,并给出该电磁铁在执行锁紧、保持锁紧、执行解锁和保持解锁四种状态下的力学模型。利用电磁场数值分析法,对隐式电磁铁进行实例设计,并通过卫星发射过程中的正弦扫频振动和随机振动试验,检验改进后的锁紧装置对飞轮系统的保护效果。结果表明,锁紧装置的最小解锁残余力为0.25 N,远小于原有显式电磁铁方案(29.5 N),且振动测试中,飞轮定、转子的最大相对振动位移为70μm,最大位移振幅为10μm,都小于磁悬浮飞轮系统的保护间隙100μm。改进后的隐式电磁铁在提高解锁可靠性的同时,可有效地实现对飞轮系统的锁紧保护功能。     

磁悬浮飞轮锁紧保护技术研究与发展现状

介绍了国内外常用的磁悬浮飞轮用一次性锁紧装置和可重复锁紧装置,分析了它们的结构和工作原理。综述了这些磁悬浮飞轮用锁紧装置的研究现状及其在卫星姿态控制系统中的应用。介绍了国外一次性内/外锁紧方案,结合各种方案结构示意图,给出了不同锁紧装置的适用场合。为克服一次性锁紧装置不可重复锁紧/解锁的缺点,论述了国内可重复锁紧装置的发展过程,重点分析了基于楔形块自锁的可重复内锁紧装置和可重复抱式外锁紧装置。展望了锁紧保护技术的未来发展方向,指出基于单执行机构的可重复内锁紧装置、高锁紧刚度、高阻尼可重复锁紧装置和锁紧保护效果评价方法是磁悬浮飞轮保护技术的研究重点。     

磁悬浮飞轮锁紧装置及其优化设计

针对磁悬浮飞轮用一次性锁紧装置不可重复锁紧/释放的缺点,提出了一种基于电机、碳纤维弹片和钢丝绳的可重复锁紧装置,并给出了锁紧装置的结构和工作原理。根据执行锁紧过程碳纤维变形状况,将其分为弯曲变形和受压变形两个阶段,并在此基础上对锁紧装置进行了受力分析。利用多学科优化软件iSIGHT集成有限元分析软件对碳纤维弹片进行了优化设计,以材料强度、结构反力和共振频率多学科要求同时作为约束条件,采用针对离散变量的全域遍数法嵌套连续变量的序列二次规划法对碳纤维弹片质量进行优化。优化结果显示,碳纤维弹片个数为12时,碳纤维质量达到最小为46g,比初始质量112g减少了59%。结果表明,该优化方法提高了锁紧装置设计的可靠性和效率,对飞轮系统整体优化设计有重要意义。     

700kW磁悬浮离心鼓风机转子动力学设计与测试（英文）

磁悬浮轴承以其无摩擦、不需润滑的特点,成为离心鼓风机的最佳方案之一。磁悬浮鼓风机的行业标准和工业需求,对磁悬浮轴承的设计提出了较高的要求。针对鼓风机的特点,设计了5自由度主动控制的磁悬浮轴承,通过转子动力学计算分析了转子的动力学特性,通过系统辨识获得了准确的系统模型,通过主动控制达到了良好的控制效果。实验测量表明,采用磁悬浮轴承支承的高速离心鼓风机的性能完全达到了工业要求。     

应用于高速离心式鼓风机的磁悬浮轴承系统设计方法

磁悬浮高速离心式鼓风机的设计涉及到流体力学、机械工程、电磁学、转子动力学、硬件、自动控制、软件开发等多学科.本文探讨如何快速设计磁悬浮鼓风机和控制系统,并合理界定每个组件的边界参数.首先介绍了磁悬浮鼓风机系统中叶轮、电机、转子各组件设计的相互关系.其次介绍了控制系统的设计要求,及其与磁悬浮轴承的参数匹配方法.最后,阐述...     

基于自锁原理的磁悬浮飞轮电磁锁紧机构

摘 要：针对空间用磁悬浮飞轮在发射过程需要保护的性能需求,提出了一种基于机构自锁原理的可重复电磁锁机构,针对某型磁悬浮飞轮设计了质量为158克的锁紧/解锁机构,尺寸为45mm×49mm×40mm,建立了锁紧/解锁机构的数学模型;针对地面和空间两种环境,分析了机构在锁紧和解锁过程中锁紧力和解锁力的变化曲线,结果表明最大锁紧力为650N,保持锁紧和解锁状态的力分别为133.8N和-9.4N,可有效实现锁紧和解锁功能,重力对锁紧机构的性能影响很小,并根据某型卫星发射过程中的正弦振动、随机振动和冲击力学试验验证了锁紧机构,从而为磁悬浮飞轮的空间应用奠定了坚实的技术基础。     

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。     

超声电机在磁悬浮飞轮锁紧装置中的应用

为了保护卫星发射阶段磁悬浮飞轮系统,设计了一种超声电机驱动的锁紧装置,实现了锁紧和解锁功能,达到保护飞轮的目的.锁紧装置包括机械结构部分和驱动控制部分.机械结构部分使用旋转型行波超声电机做驱动源,传动部分采用蜗轮蜗杆带动执行机构锁紧飞轮转子.驱动控制部分的核心为单片机和超声电机驱动电路,并进行了超声电机驱动的锁紧装置试验.试验表明:锁紧和解锁过程中电机的输入功率分别为7.6W和6.7W,电学输入参数稳定;在许用范围内电机温升4℃;锁紧装置可在沿飞轮径向产生171 N锁紧力.超声电机驱动的锁紧装置具有重量轻、占用空间小、简化了传动部分设计的优点,为磁悬浮飞轮系统的进一步小型化提供了可能.     

Repeated clamping locking device for magnetic bearing flywheel

针对磁悬浮飞轮锁紧装置用整体碳纤维弹片不便拆卸和一次性锁紧装置不可重复锁紧/解锁的缺点,提出了一种基于分立式弹片释放机构的可重复抱式锁紧装置.介绍了锁紧装置的结构、工作原理和弹片方案,通过将弹片释放机构等效为悬臂梁质量块模型,对其进行了静力学和动力学分析.基于分析结果,选择灵敏度较高的结构参数作为优化设计变量,并考虑结构强度、解锁力和一阶共振频率,以软件iSIGHT为平台,对弹片进行多学科优化设计.优化结果表明,弹片个数为10时,弹片总质量达到最小为207 g,比初始质量477 g减少了56.6％.根据优化结果加工了一套锁紧装置,并利用正弦扫频振动和随机振动试验对其进行验证,验证结果显示该锁紧装置能够有效保护飞轮系统.     

磁悬浮飞轮用可重复抱式锁紧装置

针对磁悬浮飞轮锁紧装置用整体碳纤维弹片不便拆卸和一次性锁紧装置不可重复锁紧/解锁的缺点,提出了一种基于分立式弹片释放机构的可重复抱式锁紧装置。介绍了锁紧装置的结构、工作原理和弹片方案,通过将弹片释放机构等效为悬臂梁-质量块模型,对其进行了静力学和动力学分析。基于分析结果,选择灵敏度较高的结构参数作为优化设计变量,并考虑结构强度、解锁力和一阶共振频率,以软件iSIGHT为平台,对弹片进行多学科优化设计。优化结果表明,弹片个数为10时,弹片总质量达到最小为207g,比初始质量477g减少了56.6%。根据优化结果加工了一套锁紧装置,并利用正弦扫频振动和随机振动试验对其进行验证,验证结果显示该锁紧装置能够有效保护飞轮系统。     

磁悬浮飞轮新型锁紧装置的振动测试与分析

为了检验新型可重复锁紧装置在卫星发射主动段对磁悬浮飞轮的保护效果,采用三轴正弦扫频振动和随机振动模拟发射振动工况对其进行振动测试实验.提出了基于电涡流位移传感器的转子振动位移检测方法,以及基于扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,简称SEM)和能量色散谱仪(energy dispersive spectroscopy,简称EDS)的锁紧接触面形貌分析方法,对锁紧装置的宏观、微观保护效果进行评估分析.振动测试结果表明,飞轮转子最大振动位移为45μm,小于100μm的飞轮保护间隙,锁紧装置对飞轮起到了有效的保护作用.微观分析则揭示出,锁紧接触面内存在脆性断裂和疲劳断裂两种微动磨损机制,并伴有氧化反应发生,可以采取徽动抑制措施进一步改善锁紧保护效果.     

磁悬浮飞轮自动锁紧系统的研制

介绍了一套磁悬浮飞轮自动锁紧系统的机械运动和运动控制2个部分,实现了磁悬浮飞轮的自动锁紧和释放,满足飞轮在卫星发射过程中的要求,并达到保护飞轮主体的目的.运动控制系统的核心是单片机MSP430.最后研制了锁紧力测试装置,用来测量机构锁紧过程中锁紧力的大小,从而可以有效地调节运动行程.     

基于ADAMS与ANSYS的垃圾压缩机锁紧机构协同优化设计

为提高垃圾压缩机锁紧机构的安全性,有必要对其进行优化设计、机构改进。通过在ADAMS软件中建立相应的运动仿真模型,对垃圾压缩机锁紧机构进行运动力学仿真,从仿真结果中找出垃圾压缩机锁紧机构各部件的危险工况,并读取危险工况下的载荷,并将此边界条件及载荷施加于各部件的ANSYS Workbench应力分析模型中,使得垃圾压缩机锁紧机构的应力分析结果更符合实际工况,优化后的垃圾压缩机锁紧机构满足设计要求,提高了结构工作安全性。     

基于平均功率平衡控制的磁悬浮分子泵电力失效补偿

高速磁悬浮涡轮分子泵因其高能量密度、微振动、无需润滑等优点被广泛应用于工业领域,但外部电源失效时,高速转子跌落后与保护轴承产生剧烈撞击和摩擦,将给系统带来致命损害。针对以上问题,提出一种基于平均功率平衡法的电力失效补偿控制方法。首先,设计电机能量回馈电路;其次,对Buck-Boost变换器进行数学建模,设计一种双环非线性控制器,其中电流内环使用滑模控制,电压外环使用平均功率平衡控制,并利用Lyapunov函数推导出系统的稳定性条件;最后,通过搭建磁悬浮分子泵PFCC实验平台,对所提出的方法进行实验验证。结果表明:本文所提出的方法具有快速响应和输出鲁棒性,磁悬浮转子由额定转速21 000r/min降至3 900r/min时跌落,电机的能量转化效率为96.6%,提高了磁轴承系统的安全性。     

保护轴承结构对垂直轴磁悬浮风力机主轴跌落轨迹的影响

以垂直轴磁悬浮风力机的支撑结构为研究对象,运用ADAMS机械系统动力学仿真软件。在对磁悬浮主轴结构各部件间的接触关系分析的基础上,建立垂直轴磁悬浮风力机主轴结构跌落仿真模型。通过建立3种不同磁悬浮主轴中保护轴承的结构模型,并对3种不同结构建立主轴跌落轨迹的运动方程;运用ADAMS进行跌落过程仿真,得出主轴跌落过程的运动曲线。主要对比了主轴在轴向方向的运动轨迹,直观的展现出保护轴承结构的不同对磁悬浮主轴跌落过程中的运动轨迹的影响,为研究垂直轴跌落分析,以及对磁悬浮支承结构的保护装置的改进与优化提供了理论参考依据。     

装载机工作装置结构受力分析

装载机工作装置的结构和性能对整机的尺寸、生产效率、生产成本及市场竞争力等存在显著影响。以缩短设计周期、提高设计精度、及时发现并修改设计不足之处、最终获得满意方案为目的,针对装载机在结构受力最大、最危险工况作业前提下进行有限元分析,找出潜在设计问题,提出改进方案,提高装载机的整机性能。与先制定设计方案、再采用理论力学的方法计算其在最危险工况各杆件受力的传统机械设计相比,能够有效地分析机构运动过程中的运动特征和规律。     

某涡轮冷却器蜗壳的设计改进与试验验证

我单位某型升压式涡轮冷却器在生产装配过程中,存在性能调试困难的问题,通过对该涡轮冷却器工作原理和结构进行分析,并经仿真论证,确定调试困难原因为蜗壳刚度不足,导致高压力工况下弹性变形过大,针对该原因提出了改进方案,并进行生产与试验验证,证实改进有效,装配调试困难的问题得到解决,可以为后续涡轮的结构设计提供参考。     

一种卫星对接环锁紧与释放装置设计与分析

针对以往卫星锁紧与释放装置不具有通用性、结构单一等缺点,设计了一种非合作目标卫星对接环锁紧与释放装置,其结构简单、锁紧力大,能够快速实现对卫星的锁紧与释放,同时减小两卫星接触时的刚性撞击,起到缓冲的作用。介绍了锁紧与释放装置的结构组成及其工作原理,并建立了锁紧与释放装置的三维模型,而后利用ADAMS对其进行了动力学分析,分析结果表明:该对接环锁紧与释放装置能够顺利实现对目标卫星对接环的锁紧与释放,为以后的工程化设计奠定了理论基础。     

磁悬浮鼓风机应用分析

介绍了磁悬浮鼓风机的结构、主要技术特点和优势等,并将其与传统风机的性能等进行比较。通过实际应用,体现了磁悬浮鼓风机的节能优势。