气体轴承-高速永磁电机转子系统亚同步涡动效应研究

气体箔片轴承(gas foil bearings-GFBs)在高速永磁电机中应用广泛,为了进行合理的轴系设计,预测GFBs-高速电机转子系统的动力学行为,基于刚性气膜假设,建立GFBs-非对称刚性转子动力学模型,研究了转子不平衡量和箔片结构刚度对转子动力学行为的影响规律。结果表明:对于一根特定的刚性转子,存在一个与之匹配的最佳的结构刚度,使得转子的振幅和亚同步涡动效应最弱。计算结果表明,气体轴承支承的高速永磁电机轴系的综合设计,需要考虑转子与箔片结构刚度的合理匹配,以抑制亚同步涡动对轴系振动的影响。

探析轴承工作中同步涡动和半速涡动的抑制

轴承处于稳定运转状态,但轴心位置、游膜形状、偏位角及其他一些因素仍然会随时间而变化,回产生不稳定性,主要表现为两种形式,即同步涡动和半速涡动,本文就如何抑制同步涡动和半速涡动进行了探析。

滑动轴承内轴颈截面温度影响因素分析与试验研究

针对转子同步涡动带来的不稳定振动现象,搭建试验台,通过试验研究了转速、涡动幅度和静偏心率对滑动轴承内轴颈截面温差的影响,并利用热平衡模型进行了计算分析。结果表明:轴颈同步涡动时,油膜最薄处和最厚处黏性剪切应力差导致轴颈截面出现温差并引发热变形;轴径截面最大温差随着转速增大近似线性增加,随着涡动幅度增大非线性增加;轴颈静偏心率增大后,轴颈截面温差和油膜刚度提高,油膜刚度增加带来的振动抑制效果大于轴颈截面温差带来的热变形影响,总体振动幅值变小。

基于STM32F103的高速卷绕机横动导丝控制系统设计

为解决因横动导丝形变量过大而造成的高速卷绕机空转问题,实现对机械设备元件的有效控制,设计基于STM32F103的高速卷绕机横动导丝控制系统;在CPU主控电路体系中,设置STM32F103控制器元件,并以此为基础,控制锭轴夹头、机械卷绕头两类机械零部件,完成控制系统的主要应用模块设计;按照变卷装转化原则,判断设备元件之间的联接关系,再根据横动导丝同步涡动频率求解结果,推导弹性微分方程,实现对高速卷绕机的动力学建模处理;分别求解边界条件与有限元模态系数,实现对模态控制量的精准计算,结合相关应用部件结果,完成基于STM32F103的高速卷绕机横动导丝控制系统设计;实验结果表明,上述系统作用下,空卷状态下导丝形变量不超过0.77 mm、满卷状态下导丝形变量不超过8.35 mm,始终达不到10 mm的变形极值,可以解决高速卷绕机的空转问题,符合有效控制机械设备元件的实际应用需求。

三瓦双向箔片轴承-高速电机转子系统动力学研究

以10 kW,120000 r/min的超高速永磁同步电机为实验样机,对三瓦双向箔片轴承-电机转子系统动力学行为进行实验研究。分析了三瓦双向箔片轴承的承载特点,在对轴承刚度和阻尼系数适当简化的基础上,计算了弹性支撑时的转子锥动模态频率和平动模态频率。在样机上进行了30000 r/min,60000 r/min的升速实验和90000 r/min的自由降速实验。实验表明:转子的起飞转速约为4000 r/min,当转子工作在90000 r/min时,伴随着强烈的亚同步涡动频率,而且该亚同步涡动频率完全是由轴承-转子系统本身所引起。结果显示三瓦双向箔片轴承-转子系统具有较好的稳定性,该理论分析和实验结果为超高速永磁电机轴系设计和动力学分析提供了参考。

基于钻柱横向振动模型的动力学分析

当钻头与土地接触时,将出现钻头的过早磨损并产生可以清晰反映设备的运动状态及地底情况的主要振动.为了减弱由钻柱振动引起的部件磨损,详细地了解钻柱振动的动力学特性就显得十分重要.本文以钻铤质量偏心引起的钻柱横向振动模型为研究对象,推导了保持钻柱同步涡动的参数条件,探索了外激励频率变化对系统同步涡动现象的影响.借助数值方法,分析了系统复杂的振动特性,确定了钻柱系统稳定运行的参数区域.这些结果可以有效的避免钻头磨损和部件的疲劳问题,并为钻柱的优化设计提供一定的参考.

滑动轴承内轴颈涡动引发的热效应分析

针对滑动轴承内轴颈涡动引发的热效应现象建立了油膜厚度分析模型,以某汽轮发电机组为例,计算了发电机前轴承处轴颈同步涡动过程中轴颈表面温度分布,分析了滑动轴承内轴颈涡动引发的热效应现象及轴颈表面温差的影响因素。结果表明:滑动轴承内轴颈涡动过程中,轴颈表面出现油膜粘性剪切作用导致的周向温差,温差的方向与轴颈所受不平衡力方向有关;轴颈表面温差与油膜厚度分布不均程度及油膜受挤压作用强度有关;静偏心率越大、涡动幅度越大、转速越高且轴承半径间隙越小,轴颈表面温差越大,热效应越明显。

Research and Implementation of Multi-Point Automatic Synchronization Based on Active Frequency Tracking Control

Reliable connection of turbine generators in complex main wiring structures to the power grid through a plurality of switches is a new key problem,referred to as multipoint automatic synchronization(MPAS),in automatic control systems(ACS).In this paper,different methods of voltage-frequency and phase-difference control are analyzed,and a control methodology based on active frequency tracking(AFT)is presented.Through the establishment of the multi-point automatic synchronization model and the analysis of the governor transfer function with this control method,the important control parameters and automatic process control sequence are summarized.The correctness and effectiveness of the designed methodology are inspected through on-site testing,and the importance of the function and selection of parameters are also explored.