磁悬浮辅助轴承用双层滚珠轴承性能分析

磁悬浮轴承常应用于高速工况,传统滚珠轴承的极限转速较低,成为制约其作为辅助轴承可靠性的关键因素,而采用双层轴承将有效提高轴承的极限转速.以单层混合陶瓷球轴承为对象,分析磁悬浮轴承失电后高速转子跌落至辅助轴承后的动力学过程,得到轴承转速变化规律;进而研究双层轴承相较于单层轴承的转速分配情况,分析其转速提升情况.通过对双层轴承的性能分析,为后续高可靠性的磁悬浮辅助轴承的设计提供参考.     

磁悬浮转子初始状态对跌落至应急轴承的影响

应急轴承是磁悬浮系统中的辅助支承结构,可防止磁轴承停电或掉电时与转子碰撞而损坏.应急轴承的可靠性不仅与轴承本身的结构有关,还会受到转子初始状态的影响.采用拟静力学的方法建立磁悬浮转子与应急轴承的跌落碰撞模型,分析转子跌落至应急轴承上的动态响应,探讨了转子跌落初始状态,如初始位置、不平衡量等对转子跌落后轨迹及碰撞力的影响.研究表明,初始不平衡量对转子跌落响应影响显著,转子初始位置对转子跌落响应影响不大,因而为保证应急轴承可靠性,应控制转子初始不平衡量在合理范围.该研究结果为后续跌落试验研究奠定理论基础,对轴承可靠性能的评估具有一定参考意义.     

磁悬浮保护轴承滚动体极限载荷仿真研究

高速旋转的磁悬浮转子跌落时会对保护轴承产生较大的冲击及振动,针对这一工况下保护轴承的应力变化及可承受能力,采用有限元仿真及三球法实验的方法分析了不同型号保护轴承滚动体的接触应力变化及承载极限,结果显示两种方法具有较高的一致性,接触应力与作用载荷呈1/3次方关系,且氮化硅材料的表面接触极限强度可达25580 MPa,极大地提高了保护轴承的可靠性。     

轴流式磁悬浮血泵流场数值模拟及溶血预测

血泵流体动力分析是研发先进人工心脏泵的前提,血泵叶轮旋转时会对血细胞造成不同程度的机械损伤,从而导致溶血和血栓,严重时甚至危及患者生命。以设计的一种轴流式磁悬浮血泵为例,结合计算流体力学和结构优化设计,采用κ-ε模型、动网格技术和用户自定义函数技术,在轴流式磁悬浮血泵内部三维流场数值模拟的基础上,分析轴流式磁悬浮血泵流道的剪应力分布,探索血液流量与叶轮转速的关系,利用粒子追踪法获取血液细胞流动轨迹,建立一种轴流式磁悬浮血泵的溶血数学模型,阐述轴流式磁悬浮血泵溶血性能预测的方法和机理。研究结果可为轴流式磁悬浮血泵的结构设计和降低溶血提供重要依据。
     

离心式磁悬浮血泵用混合磁悬浮支承设计与仿真

摩擦和磨损会导致离心式血泵机械轴承的寿命短、发热量大,易引起血栓和溶血,针对此,提出了一种离心式血泵用混合磁悬浮支承结构。采用数值计算法对血泵用磁悬浮支承进行了磁场分布数值模拟,设计了基于边缘效应的磁悬浮支承结构实验原型样机,搭建了控制系统,并以实验验证了该结构静态悬浮的可行性。研究结果为离心式磁悬浮血泵的结构设计和溶血问题的改善提供了重要依据。     

磁悬浮轴系保护轴承抗冲击特性及试验方法

为评估磁悬浮保护轴承的抗冲击能力，结合保护轴承特有的跌落工况，建立转子动力学模型，对磁悬浮轴承失效前后转子响应进行分析，同时建立保护轴承可靠性试验平台和试验方法，对保护轴承抗冲击特性分析方法进行验证。结果表明：保护轴承可靠性试验平台可实现碰撞力的直接测量；通过有、无安装冲击力传感器对比试验和应力-冲击力标定试验可知碰撞力测量误差在7%以内，验证了试验方法的准确性；且碰撞力的理论分析与实测误差为8.4%,可满足保护轴承抗冲击特性分析要求，指导保护轴承可靠性评估。