感应烧结制备高温自润滑涂层及其性能研究

通过高能球磨和感应烧结制备耐高温自润滑IS304涂层,涂层中自润滑相明显细化,其中Ag尺寸为5μm左右,BaF2/CaF2尺寸为1μm左右.研究表明,环境温度和组织对涂层的摩擦性能有较大影响,当温度为20—340℃时,2种涂层的摩擦系数都较高,磨损机理主要为微观脆性断裂;随着温度升高,由于磨损面上形成由氟化物和Ag组成的自润滑膜,涂层的摩擦系数急剧降低.当温度为340—700℃时,由于IS304涂层中润滑相尺寸细小且分布均匀,使得磨损面上形成的润滑膜完整,并且Ag膜尺寸细小、分布均匀,因此IS304涂层的摩擦系数明显低于润滑相粗大的PM304;当温度继续升高至700—800℃时,在摩擦力的作用下,软化的润滑膜表面出现塑性流变,涂层的摩擦系数明显增大.由于PM304涂层的磨损面上的Ag膜尺寸粗大,且Ag膜的塑性流变比氟化物膜更严重,使得PM304涂层的摩擦系数明显大于IS304.     

楔形纳米流道内流体压力的分子动力学

应用分子动力学方法研究楔形纳米流道内壁面运行速度及固液间的相互作用势对液体润滑膜压力的影响。研究表明:轴承系统分离之前,液体薄膜的压力分布曲线偏离轴承系统正常运转状态下液体润滑油膜的压力分布曲线;壁面运动速度的增加对模拟区域内最大压力的影响是有一定的局限性,当运行速度较低时,随壁面速度的增加润滑薄膜的压力不断增加,当压力达到最大值后,不再随着速度的增加而改变;轴承系统分离之前,对模拟系统内压力起主导作用的是分子间相互作用势能;固液间的相互作用势能的强弱,对模拟区域内压力变化有着重要的影响,当固液间的作用势相对较弱时,随着固液间势能作用指数的增强,模拟区域中最大压力值小范围内下降;当固液间的作用势相对较强时,随着固液间势能作用指数的增加,模拟区域内的压力不断增加。     

高速永磁电机电磁轴承转子系统的动力学及实验研究

高速永磁电机由于其转速高、体积小和功率密度大等优点,在众多行业有着非常广阔的应用前景,然而转子的高速旋转也对其支承系统提出了很高的要求。电磁轴承作为一类非接触式支承系统,非常适用于高速永磁电机。针对一台40 000 r/min、50 kW的高速永磁同步电机进行了电磁轴承转子系统设计,具体包括承载力设计、控制器设计、电流/位移刚度实验标定以及系统性能分析。最后对该支承系统进行实验研究。实验结果表明,高速永磁同步电机在额定转速范围内,电磁轴承转子系统可以稳定工作,进而验证了该设计方法的合理性。     

相变可控的复合导电自润滑材料的加热特性

研制了相变可控的复合导电和自润滑材料，它是以低密度聚乙烯－炭黑为导电基材，加入固体润滑剂聚四氟乙烯、石墨和Ekonal（聚苯酯的商品名）构成。固体润滑剂的加入降低了材料的电阻率，以加入Ekonal降低幅度最大。该材料具有反复多次的加热性能，加热电压升高，升温速率加快，经历一个升温速率变化较小的平台期之后，升温速率又加快。台架实验表明，相变可控的复合导电自润滑材料可有效地减少表面的咬合。     

径向电磁轴承线圈容错控制研究

针对径向电磁轴承线圈容错控制问题,以一个具有多极独立驱动结构的径向轴承为模型,先利用磁路法建立了此轴承电磁力的一般表达式,并用广义偏流线性化的方法将其线性化;然后在此基础上提出了一种基于控制器重构的容错方案。该方案考虑了磁路间的耦合作用,对不同磁极结构的轴承具有普遍适用性。仿真结果表明了方案的可行性。     

润滑相尺寸对自润滑膜形成的影响

采用高能球磨制备细小的复合粉末,再通过感应烧结制备耐高温自润滑IS304涂层,涂层致密且润滑相明显细化,其中Ag粉尺寸为5μm左右、氟化物尺寸小于2μm,且氟化物粒子与Cr2O3粒子形成复合结构。室温时IS304摩擦系数较大,磨损机制主要为微观脆性断裂;随着温度的升高,由于润滑相尺寸减小、且氟化物粒子与Cr2O3粒子形成复合结构,使得摩擦副在高速滑动过程中接触点的瞬态温度迅速升高,此瞬态温度有效地激活了氟化物粒子的润滑性能,在摩擦力和压力的作用下,氟化物粒子经塑性变形后形成表面润滑膜,使得接触面的摩擦系数急剧减小。有限元计算也表明润滑相的细化和分布位置的改变可明显提高润滑相的瞬态温度。     

非线性径向主动电磁轴承-转子系统的耦合动力学特性及稳定性

研究径向主动电磁轴承支承的不对称转子系统的动力行为及稳定性。转子模型中考虑了陀螺效应，结合分散PID(pmponional integral differential)控制器方程和转子运动方程，形成系统方程。将预估—校正机理和Newton-Raphson方法相结合，给出一种径向主动电磁轴承—转子系统线性失稳转速即Hopf分岔点所对应转速的计算方法。基于打靶法及将预估—校正机理和打靶法相结合形成的一种轨迹预测追踪的延续算法，研究系统非线性不平衡周期响应及稳定性边界。结合Floquet分岔理论研究随系统控制参数改变径向主动电磁轴承—转子系统周期运动的局部稳定性和分岔行为。     

电磁轴承转速与控制精度相互影响的研究

从机电耦合的角度研究了电磁轴承转速和控制精度的相互影响,为在高转速情况下,按照所需的转速和控制精度合理选择电压、电流提供了理论根据。对某激光器混合气体风泵的电磁轴承在不同转速和不同电源电压情况下的控制精度和控制电流进行了测量,实验结果验证了理论分析的正确性。     

动压气体轴承性能计算方法研究

通过数学变换,将动压气体润滑Reynolds方程变换成标准的椭圆型偏微分方程形式,以MATEAB PDE（partial differential equation）工具箱为求解器,编制迭代计算程序,实现动压气体轴承性能的高精度计算。文中的计算结果与以往发表的数值计算结果非常吻合,这表明所提出计算方法的正确性。文中计算方法的思想可以推广应用于其他类型轴承的性能计算及其他类型偏微分方程问题的求解中。     

非线性电磁力作用下的转子不平衡响应和界限碰摩转速

对于电磁轴承支撑的转子系统,其动力学性能在很大程度上受到各种非线性因素的制约,如力与位移间的强非线性关系,有限的控制电流等。这些因素的近似线性化虽然简化了分析过程,但所得结果可能 与工程实际偏离较大。本文讨论了由于电磁力和功放输出电流的非线性特性给转子系统不平衡响应造成的影响,即转子的碰摩,并定义了系统的界限碰摩转速,给出了数值仿真结果,在此基础上讨论了提高系统碰摩转速的途径。