多孔质静压轴承静态特性预测研究

在多孔质静压轴承设计中,轴承设计参数是影响其静动态特性的关键因素之一,通常情况下,要得到合适的轴承设计参数,需要多次重复建模和仿真,且由于轴承结构复杂,建模难度大,仿真时间长,严重影响了轴承的设计效率。本文构建了一种基于遗传算法(Genetic algorithm,GA)优化反向传播(Back propagation, BP)神经网络的轴承静态特性预测模型,采用拉丁超立方抽样方法在轴承参数设计空间内采样,并进行Fluent流体仿真,将仿真数据用于GA-BP神经网络模型的训练与测试,实现了对设计空间内任意设计参数下的多孔质静压轴承静态特性的预测。研究结果表明,训练出的GA-BP神经网络模型能够准确预测多孔质静压轴承的静态特性,预测精度在95%以上,对多孔质静压轴承的快速设计和参数优化具有重要意义。

带人字槽和轴向微通槽的动静压气体轴承静态特性

设计带人字槽和轴向微通槽的动静压气体轴承,运用FLUENT对其静态特性进行仿真分析,通过改变轴向微通槽深度、偏心率、气膜厚度、供气压力等参数,研究其对轴承刚度和承载能力的影响。结果表明:其他条件不变,偏心率越大,轴承刚度越小、承载能力越大;人字槽可以提升气体轴承的承载能力和刚度,主轴转速越快,动压效应越强,轴承刚度和承载能力越大;随微通槽深度增加,轴承刚度先增大后保持稳定,轴承承载能力先增大后减小,因此当微通槽深度过大时,轴承刚度变化不大,但轴承承载能力会减小。

光伏低压直流断路器电磁脱扣器静态特性分析

对于光伏发电系统的保护,低压直流断路器具有举足轻重的地位。文章对光伏低压直流断路器电磁脱扣器的静态特性进行了分析,在有限元分析软件ANSYS中建立了电磁脱扣器的三维模型,并进行加载、求解,从而得到了不同电流、不同气隙下动铁心所受电磁吸力大小的二维静态特性曲线图。之后对有限元分析软件ANSYS进行了二次开发,得到了动铁心所受电磁吸力在不同结构参数下的变化曲线并给出了相应的解释,同时根据结构参数变化对初始位置电磁吸力的影响为各参数提出了相应的公差建议。

高压水炮系统水箱与连接件静态特性分析

消防直升机因其高机动性、大载质量和长航时等优点而被广泛应用于扑灭森林、超高层建筑和危化品场所等火灾。为防止结构问题引发安全事故,需要对其外挂水炮系统结构进行静力学分析,确保设计的外挂水箱结构强度和刚度符合适航标准。首先,使用SolidWorks软件建立了消防直升机外挂水箱和连接件的三维模型,并进行了适当的简化。然后,通过有限元分析软件对水箱及各连接件进行了静力学分析。仿真结果表明,所设计的高压水炮系统的水箱及连接件结构具有良好的静态特性,能够满足适航要求,并能保证系统的正常运行和性能表现。

SP08-20先导式螺纹插装比例方向阀静态特性仿真与试验

SP08-20是一种用于方向控制的先导式螺纹插装比例方向阀,断电时,用作单向阀,通电时,用作节流阀,通过控制先导阀芯及主阀芯位置变化实现对阀的流量控制。此阀流道形状较为复杂,控制腔压力分布规律难以确定,且传统的液动力与流量经验公式本身准确性较差,导致在通过由经验公式构成的数学模型求解阀的静态特性时,模型计算结果与试验结果有较大的差异。故采用Fluent软件对SP08-20进行流场仿真得到其阀芯受力规律,利用曲线拟合的方式得到阀芯受力拟合式,据此求解静态数学模型,得到此阀的静态特性。试验结果表明,利用流场仿真的方式求解所得静态特性曲线与试验曲线具有较高的吻合度。

径向可倾瓦轴承静态特性分析

径向可倾瓦轴承具有承载范围大、耐冲击、稳定性好等优点,广泛应用于大型高速旋转机械。为了选用合适参数的轴承,需要对比分析不同参数轴承的静态特性。本文通过有限差分法求解二维Reynolds方程,建立了详细的径向可倾瓦轴承油膜力求解流程,在此基础上获得了轴承的流量、功率损耗、温升等静态特性,进而研究轴承关键参数对静态特性的影响规律。结果表明:可倾瓦轴承的承载力随着偏心率增大非线性增大,主要承载瓦的流量减小,功率损耗和油膜温升增大。宽径比和预负荷系数的增大可以提高轴承的承载力,但功率损耗以及油膜温升也增大;瓦块的支点最好置于瓦块中心位置,以提高承载力;瓦块数量增多可使油膜温升降低,但会降低承载能力。提出了非对称可倾瓦轴承,与对称瓦轴承相比,下瓦包角增大20%的非对称轴承,可使承载力提升31%,油膜温升降低16%。

非平坦海底地形条件下悬链式系泊链静态特性研究

对于在沿海或海岛泻湖附近水域进行作业的浮体,因其较浅的工作水深使得海底地形变化对其系泊系统的影响不可忽略,因而在探究系泊系统特性时不能再将海底简化为平坦地形。为研究锚链在非平坦海底地形条件下的静态特性,基于集中质量法建立锚链模型,通过数值模拟探讨海底倾斜角度以及锚链布置方式对锚链顶端张力、张力角以及悬线长度的影响规律,以指导浅水水域浮体系泊系统的设计和安全性能评估。

硅油基磁流体润滑轴承液膜静态特性分析

采用磁流体作为润滑介质可优化滑动轴承的性能,实现可控的动压润滑。为提高磁流体的油膜特性,对性能较优的硅油基磁流体进行油膜静态特性研究。针对硅油基磁流体润滑的滑动轴承,考虑空化效应,采用数值分析方法研究不同工况下润滑膜的静态特性。结果表明:转速对油膜承载力的提升有限,摩擦力随着转速的提升而增大;偏心率对油膜压力及油膜承载力的提升效果显著,最高压力区域随着偏心率的增大逐渐向最小油膜厚度方向移动,摩擦力随偏心率增大而略微减小;磁场强度的增加可以提高油膜承载力,但增幅取决于转速与偏心率,最大增幅随偏心率的增大而增大以及随转速的增大而减小。研究结果可为磁流体轴承的设计提供一定参考。

基于静态特性优化和非线性电容效应的IGBT行为模型改进

功率器件的快速开关行为是影响变流器电磁干扰程度的主要因素,器件开关暂态过程的准确建模对提高变流器可靠性至关重要。然而,不同栅压下饱和电流差异以及寄生电容的非线性特征显著影响器件行为模型的准确性。为此,提出了一种行为模型优化方法。基于校正函数构造对器件输出特性进行优化,以改善不同栅压的集电极电流匹配精度。其次,为改善不同温度下开关瞬态特性,提出一种非线性电容随温度变化的连续函数模型,并详细描述了拖尾电流及其对关断过程的影响。最终,利用双脉冲实验平台验证了所提模型的有效性。结果表明,改进模型阈值电压、米勒平台电压以及上升/下降时间等关键指标的误差分别降低了15%~25%、10%~20%和5%~10%。

交流接触器静态特性的仿真分析与实验验证

交流接触器静态特性的计算是电磁系统设计的核心内容。以某型号三相交流接触器为例,应用COMSOL Multiphysics有限元软件仿真计算固定磁间隙条件下线圈电流、磁链与电磁吸力,通过提取的有功功率和无功功率研究能量转换关系,并分析线圈电压、磁间隙对电磁吸力的影响。结果表明,实验测试结果与仿真结果具有很好的一致性。

先导式电液比例溢流阀静态特性仿真与试验

先导式电液比例溢流阀是用来控制系统中油液压力的压力控制阀,可根据工况要求以电信号控制电磁力从而实现对液压系统的压力控制,由先导阀、主阀和手调安全阀组成。由于控制阀口通流状态较为复杂,采用流量经验公式和传统的液动力公式难以准确计算阀口通流量和阀芯所受液动力,数学模型计算结果与试验存在较大差异。为了较为准确地获得溢流阀的静态特性,采用Fluent软件分别对主阀和先导阀进行流场仿真计算,获得不同阀口开度和压差下的阀芯受力和阀口通流量。利用插值方式得到阀芯受力和阀口通流量的插值模型,据此求解静态数学模型,得到溢流阀静态特性曲线。结果表明,采用插值模型求解所得静态特性曲线与试验曲线的吻合度更高。

新型可变可控三油楔轴承结构设计及静态特性分析

传统三油楔轴承结构形状固定,且运转工况单一,为适合变化的工况,提出一种可变可控三油楔轴承。将压电叠堆引入轴承结构中,压电叠堆在直流驱动电压作用下产生驱动力,使轴瓦内表面由圆形变为三油楔形状,且通过改变电压可以控制轴瓦变形大小。介绍该轴承的结构和工作原理,采用CREO软件建立不同驱动电压下油膜的几何模型并导入前处理软件ICEM中进行结构化网格划分,基于FLUENT软件中的两相流模型计算分析不同电压、偏心距和转速下轴承静态特性。结果表明:改变驱动电压可改变三油楔轴承油膜间隙,进而调控油膜压力分布和静态特性;在相同转速和偏心距下,随着驱动电压的升高,可变三油楔轴承变形加大,承载力和摩擦力逐渐减小,流量逐渐增大。

径向不对中微织构气体箔片轴承静态特性分析

为进一步探究表面形貌对气体箔片轴承的影响,采用数值分析方法分析不对中情况下表面粗糙度和表面微织构对径向气体箔片轴承静特性的影响。利用超松弛迭代(SOR)和有限差分法对气体箔片轴承的Reynolds控制方程进行求解,通过模拟仿真分析不同微织构形状、深度、数量、占比以及表面粗糙度下轴承的静特性。研究结果表明:不同形状微织构对气体箔片轴承性能影响不同,椭圆形微织构提高轴承静特性的效果较好;微织构深度、数量和占比存在一组相对最优值,可在提升轴承承载力的同时降低摩擦力矩;与无微织构轴承相比,具有特定参数微织构的径向气体箔片轴承承载力提高了36.32%,摩擦力矩降低了1.66%。

考虑支点偏置的多孔质可倾瓦轴承静态特性分析

为探究瓦块支点偏置对多孔质可倾瓦轴承静态性能的影响,建立多孔质可倾瓦轴承的热混合润滑模型,应用Fluent软件分析轴承静态特性;采用网格迭代算法和瓦块运动UDF对轴承各瓦块沿枢轴运动及摆动进行模拟,研究偏心率、转子转速、供气压力及枢轴支点偏置对轴承负载能力、质量泄漏量、摩擦扭矩和温升的影响。结果表明:增加轴承支点偏置可提高轴承承载力,特别是在高偏心率、高转速、低供气压力条件下,承载力提高更为明显;在偏心率和转速相同时,适当的支点偏置可显著降低轴承对气体的消耗:但支点偏置会增加摩擦力矩,使转子温度升高,应合理选择支点偏置避免温升对轴承的不利影响。研究结果为多孔质可倾瓦轴承的优化设计提供了参考。

本安型电磁阀动静态特性分析及影响参数优化研究

针对在驱动功率和电磁阀体积约束下存在的电磁铁驱动力不足、电磁阀响应速度慢的问题,分析了电磁阀的动静态特性,通过仿真分析和样机试验验证了提高本安型电磁铁电磁力可明显改善电磁阀的响应特性,确定了通过优化电磁力改善电磁阀响应特性的方案。提出了本安型电磁铁特性评价指标:有效行程指标、平均电磁力指标和静态综合性能指标,解决了因电磁铁行程不同而造成的电磁铁性能评价困难的问题。利用Maxwell电磁仿真软件分析了导向筒深度变化量δ_(a)、衔铁半径变化量δ_(b)、非工作气隙变化量δ_(c1)、非工作气隙变化量δ_(c2)、盆口高度变化量δd对电磁铁静态特性的影响,得到不同参数对静态特性的敏感度,为参数优化中尺寸控制范围的选择提供参考依据。通过正交试验结果构建了铁芯结构参数对电磁铁综合特性评价指标的二阶响应面模型,利用遗传算法对铁芯参数进行优化。样机试验结果表明:优化后电磁铁水平段电磁力提升了50%,有效行程提高了26%,本安型电磁阀的开启响应时间缩短了52.5%。

汽轮机数字电液调节系统静态特性研究

研究汽轮机数字电液调节系统(简称DEH)静态特性可以为机组的灵活、经济运行奠定基础。以某600MW机组为例,从机理建模的角度分析其DEH各个组成环节的静态特性,最终得到DEH的四象限图。研究表明:DEH四象限图中第一象限保持线性关系,是由传动放大机构和配汽机构两个非线性曲线叠加形成的;软件凸轮和机械凸轮装置在调节系统中位置的不同,是造成DEH与机械液压调节系统四象限图差异的主要原因。

比例方向阀静态特性仿真与实验

比例方向阀是电液控制技术中最基础的元件之一,其作用是对液压执行机构的速度、方向、位置和输出力进行连续控制。在比例方向阀使用过程中,发现电压指令相同时,当比例方向阀阀口的压差较大时,随着压差的增加,流量出现了不增反减的现象。为了解释该现象,建立两种比例方向阀的静态仿真模型:第一种静态仿真模型基于液动力和阀口流量的经验公式;第二种静态仿真模型基于通过ANSYS Fluent流场数值计算得到的液动力和阀口流量插值公式。静态仿真结果表明:阀口流量不增反减的原因在于当压差增大时,液动力增加导致阀芯位移减小,进而使流量减小。实验结果证明:相比传统的经验公式,使用基于流场仿真数据得出的稳态液动力和阀口流量插值公式时,静态仿真结果更接近实验结果。

压缩机可倾瓦轴承动静态特性分析及其国产化改造

针对引进的压缩机可倾瓦轴承,运用滑动轴承性能数据库技术,计算分析了转速、瓦间隙、进油压力和进油温度对可倾瓦轴承动、静态特性的影响规律。结果表明:随着瓦间隙的增大,瓦油膜力减小,摩擦功耗降低,瓦温降低,而油膜厚度、瓦进油量、泄油量增大;随着进油温度的升高,油膜力减小,摩擦功耗降低,最小油膜厚度减小,瓦温相应地升高;在进油压力0.10~0.20 MPa范围内,进油量、泄油量和摩擦功耗随着进油压力的升高略有增加,而偏心率、油膜力、瓦温和最小油膜厚度随进油压力的增加基本不变。该研究结果对机组轴承的设计及机组维护具有一定的指导意义。利用上述研究成果并立足国内工艺技术,实现了某进口压缩机轴瓦的国产化替代。

波箔型气体箔片推力轴承静态特性研究

本文围绕波箔型气体箔片推力轴承的静态特性展开研究,为箔片推力轴承的设计提供理论依据和技术支持。基于箔片推力轴承建立波箔片和顶箔片的受力变形模型,研究分析了箔片的受力变形,利用流固耦合算法求解气体Reynolds方程,得到气膜厚度表达式方程。研究发现箔片厚度对轴承的静态特性影响较大,特别是对承载力的影响。在此基础上分析了不同波拱半长、箔片厚度、波拱半径等参数对轴承静态特性的影响趋势,算例分析结果表明:承载力、摩擦力矩是关于箔片厚度的增函数,同时是关于波拱半长、波拱半径的减函数。

山区大坡道对高铁接触网动静态特性的影响及优化研究

为探讨高速铁路大坡道条件对接触网系统动静态特性的影响,建立接触网非线性有限元模型和受电弓三元归算质量模型,并基于相关标准验证模型的有效性;分析大坡道条件对接触网系统静态特性的影响,特别是对接触网中心锚结静态形变的影响;研究长大坡道对弓网动态特性的影响规律,并探讨长大坡道接触网优化措施。研究结果表明:长大坡道对接触网中心锚结静态形变影响较小,对弓网系统动态特性影响相对较大;运行速度250 km/h时,30‰坡度下的后弓接触力标准偏差比无坡度时增大26%;通过设置接触线预弛度可有效提高弓网受流性能,在大坡道区间采用0.3‰的预弛度时后弓接触力标准偏差降低10.9%。