基于流固耦合的箔片气体轴承动态特性分析

基于有限元软件ANSYS Workbench,建立箔片气体轴承在可压缩流体介质中运动的有限元模型,采用6DOF动网格计算方法对轴承的运动状态进行流固耦合数值模拟,探讨了不同转速和波箔片结构参数(波箔片的长度比、高度以及厚度)对轴承动态特性的影响规律。仿真结果表明:转速增加,轴承的承载能力增加,但稳定性有所下降,更容易发生失稳现象;选取波箔片的长度比在1~1.5之间、厚度为0.16 mm,既可以保证轴承具有较高的刚度,同时又能获得较大的阻尼;波箔片高度与轴承动态特性成反比关系。将仿真结果与试验结果进行对比,验证了仿真计算方法的正确性和有效性。同时本文的研究为优化波箔片结构,改善轴承动态特性,提高轴承运行稳定性提供理论依据。

箔片动压气体轴承转子系统动态特性试验研究

在箔片动压气体轴承的润滑分析模型和动态特性数学模型基础上,结合牛顿力学方程,建立箔片动压气体轴承-转子系统动力学方程,并研究其刚度和阻尼系数的计算方法;试验测量箔片动压气体轴承-转子系统的振动及速度,计算其刚度和阻尼系数;结合图谱法分析箔片动压气体轴承-转子系统在升速过程中的线性失稳和非线性失稳现象,研究转速对其刚度和阻尼系数的影响规律。结果表明:箔片动压气体轴承-转子系统主刚度系数整体随着转速的升高而增大,而交叉刚度整体随着转速的增加而减小且变化趋势相对较为平缓;阻尼系数整体随转速的提高而减小;系统自身阻尼抑制了扰动和低频能量的聚集,避免了箔片振动发生,从而有效地提高了系统运行的稳定性。提出的动态特性系数计算方法结合气体润滑理论与动力学模型,并结合试验测试,可以有效地获得轴承-转子系统的动态特性。

基于流固耦合的波箔动压气体轴承承载性能优化

基于有限元软件Ansys Workbench,建立波箔动压气体轴承在可压缩流体介质中运动的有限元模型,采用6DOF动网格计算方法对轴承的运动状态进行流固耦合数值模拟,探讨不同转速和波箔片结构参数(波箔的长度比、高度以及厚度)对轴承承载性能的影响规律。结果表明:轴承气膜压力大小的分布与平箔片变形量的大小成对应关系,说明提出的流固耦合方法能很好地反映波箔动压气体轴承的润滑状态;随着转速的增大,轴承动压效应不断增强,承载力增大,且平箔片的结构变形不断增大,致使气膜压力的收敛区发生波动;随着波箔的长度比和波箔片厚度的增加,轴承承载力先快速增大后趋于稳定,而波箔片高度对承载力影响不大,表明适当增加波箔的长度比和波箔片厚度可以提高承载力。

面向变构型飞行器的强化学习位置姿态一体化控制方法

针对变构型飞行器在飞行过程中由于构型发生改变导致其质心、气动力、转动惯量和气动力矩以及飞行器的抗扰能力等参数或特性发生变化,对飞行器飞行控制品质产生较大影响的问题,提出一种基于强化学习的变构型飞行器一体化位置姿态控制方法,通过孪生延迟深度确定性策略梯度(TD3)强化学习算法训练神经网络控制律,实现变构型飞行器的一体化位置姿态控制。算法通过数学仿真与飞行试验进行了验证,仿真结果与飞行试验结果表明,该算法所设计的神经网络控制律能够实现变构型飞行器的一体化位置姿态控制,并对于外界干扰具有较强的适应能力。

浅谈煤矿智能通风与监测系统

以煤矿智能通风与监测系统为研究对象,分析了该系统运行的基本原理,明确了其重要性及存在的问题,并探讨了智能技术在煤矿领域中的应用,具体包括传感器技术、数据采集与传输、人工智能与大数据分析等。在此基础上,设计应用了智能通风与监测系统,其主要功能包括架构设计、数据处理、故障诊断和决策算法,最后探讨了该系统的可靠性与安全性,并对未来煤矿智能通风与监测技术的发展方向进行了分析,以期为其他煤矿的安全高效开采提供参考。

自动化技术在煤矿通风系统中的应用

探讨了自动化技术在煤矿通风系统中的应用。通过引入传感器技术、控制系统和数据采集与处理,研究了如何优化煤矿通风系统的效率和安全性。分析了自动化技术的优势,同时也指出了其面临的挑战。通过深入研究,旨在为煤矿行业提供更先进的通风解决方案,从而提升生产效率和工作环境安全水平。

多叶箔片气体动压轴承静态特性研究

对箔片含有预变形的多叶箔片气体动压轴承进行研究,将箔片简化为弯曲梁,推导出多叶箔片的变形方程和考虑预变形后的气膜厚度方程。在此基础上,运用牛顿-拉弗森迭代法以及有限差分法将雷诺方程进行离散化,并且将气膜压力和多叶箔片的变形进行双向耦合求解。通过数值计算研究多叶箔片气体动压轴承气膜厚度和气膜压力的分布特点以及转速、偏心率、箔片厚度、长径比、轴承间隙、预变形运行和结构参数对轴承承载力的影响。结果表明:通过减小轴承间隙或增大转速、长径比、预变形、偏心率可增大承载力,在箔片厚度为0.10 mm时,轴承承载力最大。

动静压气体轴承-转子系统振动特性实验研究

基于气体轴承-转子系统的非线性响应,搭建气体轴承-转子系统振动测试试验台。结合时域图、频谱图和轴心轨迹图分析气体轴承-转子系统升速过程中运行状态的发展变化情况,研究系统运行过程中的非线性振动特性。分析不同供气压力对振型、振幅、频率、轴心轨迹和稳定性的影响,提出稳定性控制方法。结果表明:调整动静压气体轴承供气压力,能够改变系统的动态特性,有效提高系统的固有频率,改善低频振动与固有频率耦合效应,提高转子失稳转速,推迟振荡失稳的产生,限制气膜振荡的幅值,能够有效的提高轴承-转子系统运行稳定性。

半球面螺旋槽动静压气体轴承运行稳定性研究

针对高速动静压气体轴承气膜的复杂非线性动力学行为,搭建半球面螺旋槽动静压气体轴承转子试验台,以试验数据为基础,结合小扰动理论,对系统动态特性进行线性化分析,建立轴承转子系统动力学和运动学模型,构建基于振动数据的瞬态刚度阻尼计算方法,结合滑动平均法分析不同转速情况下转子偏心量、供气压力对轴承动态特性系数的影响规律。结果表明:随着偏心量的增大气膜刚度和阻尼均有不同程度的增加;随着转速升高刚度持续增大,在31000r/min时先减小后趋于稳定、阻尼则呈线性增大趋势;随着供气压力的增大气膜刚度增大,阻尼则先升高后趋于稳定;供气压力在0.6MPa,偏心量为52μm,转速设定为31000r/min时可以保证较大刚度和阻尼,同时具有良好的稳定性。

锥面螺旋槽气体轴承静特性分析

以螺旋槽气体动压轴承为研究对象,建立螺旋槽气体动压轴承润滑分析的数学模型;通过几何变换简化模型,采用有限差分法对Reynolds方程进行求解,计算轴承间隙内的三维压力分布,揭示轴承结构参数和运行参数变化对轴承稳态气膜压力分布、轴承承载能力的影响规律,结果表明,为使动压轴承得到良好的静态特性,必须合理选择轴承结构设计参数。

气体动压轴承非线性动力学行为和稳定性预测

以球面螺旋槽气体动压轴承为研究对象,建立三维微气膜瞬态流场数学模型,采用流体动力学软件,对轴承三维气膜压力场进行仿真分析,得到使轴承承载能力最大的结构参数和运行参数。研究在最大承载力下,不同转速和偏心率对气体轴承瞬态刚度系数和阻尼的影响规律,探索气浮轴承瞬态非线性动力学行为。模拟出转子受转速影响下的轴心轨迹图,研究轴承-转子系统的稳定性。研究结果表明:槽宽比、槽深比、偏心率对轴承承载特性的影响明显;提高转速和偏心率有助于轴承的稳定,但随着转速的升高,轴承转子系统的稳定性接近临界状态,导致轴承转子系统不稳定,而较大的偏心率,易导致轴承产生碰摩现象,也破坏了轴承的稳定性,因此,在轴承设计过程中应合理选择轴承的设计参数,提高轴承的综合性能。

基于数字化工厂的制造业信息化集成平台

分析了现代制造企业信息化平台的问题,研究了数字化工厂DFS功能特点,及其在CAX/PDM/ERP信息系统平台中的必要性,提出了完整的制造企业信息化集成平台,探索了基于数据库的数字化工厂系统与PDM系统间的集成技术。

离散制造系统规划与仿真建模研究

对离散制造过程的规划、建模和仿真技术进行了研究,建立了面向对象的系统模型,分析了仿真运行机理,通过仿真分析优化生产制造系统性能指标。应用实例,介绍了基于eM-Plant环境进行生产线建模仿真、设备布局、瓶颈分析的过程,为离散制造过程研究提供了有效的方法。

数字工艺规划验证研究及在轿车总装中的应用

从虚拟制造和仿真技术入手,介绍了数字化工厂的概念,研究数字化工厂中数字规划和数字验证技术与实施步骤。数字规划验证的方法可以被看作一种在数字化工厂中的生产规划过程DMU。规划和效验的数字化方法能够促进生产规划,在早期确保产品的可生产性并且影响到产品设计质量。最后详细介绍了数字工艺规划验证在轿车总装中的应用,提出了轿车总装规划的工作流程。

球面螺旋槽动静压气体轴承稳态承载性能分析

建立了球面螺旋槽气体动静压轴承的微气膜有限元模型,应用CFD技术和流体动力学Fluent软件,研究了球面螺旋槽气体动静压轴承在稳态下的承载特性,得到了轴承在不同转速下的压力分布云图,进而揭示了在不同运行参数和结构参数下,轴承承载力及动静压耦合效应的变化规律。结果表明,选择合适的结构参数和运行参数,如槽宽比、槽深比、螺旋角、槽数、转速等,有助于提高轴承的承载性能。

螺旋槽气体轴承动态特性及失稳分析

针对高速动静压气体轴承气膜的复杂非线性动力学行为,以球面螺旋槽动静压气体轴承为研究对象,建立润滑分析数学模型;采用有限差分法与导数积分法进行求解,得到动态扰动压力分布及动态特性系数,并研究切向供气条件下螺旋槽参数、径向偏心率、供气压力、转速对气膜刚度阻尼系数的影响规律;建立线性稳定性计算模型,预测气膜涡动失稳转速,分析运行参数对失稳转速的影响。结果表明:气膜阻尼是一种抑制涡动的因素,气膜的稳定性取决于气膜刚度与阻尼的协同作用;气膜刚度阻尼随着槽宽比、槽深比、螺旋角的增大,整体上呈先增大后减小的趋势;刚度随转速的升高而增大,阻尼则随转速的升高而减小;径向偏心率和供气压力越大,气膜刚度和阻尼越大;在一定范围内,提高供气压力、增大径向偏心率能够提高系统失稳转速;合理地选取轴承结构参数和运行参数,能够优化轴承动态特性,保证气体轴承较高的运行稳定性。

数字化制造系统规划与建模仿真研究

通过对离散制造系统规划、建模与仿真分析,研究数字化制造系统面向对象的仿真建模方法。利用仿真技术对制造系统的运行的性能进行分析与评价,可以在生产计划的早期,对制造系统进行规划设计、参数优化和结构调整,验证工艺,优化生产过程,提高生产效率。以实际生产系统缸盖加工生产线为例,建立生产线仿真模型,进行布局规划、瓶颈分析,对生产线设计方案进行验证,优化生产线的配置和布局。

球面螺旋槽动静压气体轴承稳态承载力分析

建立半球螺旋槽气体动静压轴承润滑分析数学模型;通过建立广义坐标系并进行保角变换简化数学模型,利用广义斜坐标变换划分求解域球面网格,提高数值计算精度;采用有限差分法对控制方程离散,建立控制方程的差分表达式,并采用VC++6.0编程计算三维微气膜稳态气膜厚度和压力分布;通过对微气膜周向和径向压力积分,求得轴承稳态的承载能力;研究动压和静压的耦合效应,分析螺旋槽结构参数、节流孔的数量对轴承承载力的影响规律。结果表明:随着小孔个数的增加,静压效应显著增加,轴承的承载力明显增加;随着螺旋角、槽深比、槽宽比的增大,轴承的承载力均先增大后减小,表明通过轴承优化设计参数可改善气体的润滑特性,提高承载力。

基于CFD的球面动静压气体轴承稳态性能及动态特性分析

基于CFD建立球面螺旋槽动静压气体轴承气膜的有限元模型,数值计算气膜网格点上的压力分布,模拟气膜瞬态流场中复杂的气体流动,得到气膜的压力分布、承载力以及动态特性系数。结果表明:增加供气压力可以有效地增强静压效应,减小气膜厚度和增加转速有助于增强动压效应,动静压效应耦合可以提高轴承承载性能,偏心率为0.4~0.5,平均气膜厚度为8~12μm,供气压力为0.5~0.6 MPa时,产生的动静压耦合效应明显,从而可增加气膜的承载性能和轴承高速运行的稳定性;轴承刚度系数随着气膜厚度的增大呈先增加后减小的趋势,随着偏心率的增加而增加;轴承阻尼系数随着气膜厚度和偏心率的增加变化较为复杂,但整体上呈增大的趋势,因此,合理地选取气膜厚度和偏心率能够提高轴承承载性能,改善其动态特性,提高球面动静压气体轴承运行稳定性。

球面螺旋槽动静压气体轴承动态特性分析

以半球螺旋槽动静压气体轴承为研究对象,建立球面动静压混合气体轴承的非线性动态润滑计算分析数学模型,采用偏导数法推导出扰动压力控制方程;在广义坐标系下,采用有限差分法对扰动压力控制方程离散化,推导出扰动压力的差分表达式;推导出半球螺旋槽动静压气体轴承刚度和阻尼系数与扰动压力之间的关系表达式;采用VC++6.0编制程序,数值计算出三维微气膜的瞬态扰动压力分布、非线性气膜力及动态刚度系数和动态阻尼系数。研究转速、偏心率及供气压力对气膜动态特性系数的影响规律,结果表明:随着转速、偏心率及供气压力的增大,气膜刚度和阻尼系数均有不同程度的变化。