转子自适应主动平衡算法及电磁平衡头单盘平衡试验

为了实现转子不停机平衡,研究了一种自适应主动平衡算法。基于单平面影响系数平衡方程,通过引入增益因子提高平衡迭代过程稳定性,并引入遗忘因子实现影响系数在线估计,构建了单平面在线自适应平衡算法的数学模型。为验证所提出的平衡算法的有效性,设计了一种含有永磁体的电磁圆环形主动平衡头,通过线圈电磁场与永磁体间的磁力作用驱动配重盘步进转动,依靠磁阻最小原理自锁。针对所设计的电磁平衡头,提出了一种单盘转动平衡策略,对平衡补偿量相位进行了校正。开展了不同不平衡量和转速下电主轴主动平衡试验,获得了平衡过程的时域波形、振幅下降率、平衡步数和配重盘终位置。试验结果表明:不平衡量为24.59g·cm∠180°时振幅降低42.65%,不平衡量为24.59g·cm∠285°时振幅降低37.8%;转速为2 400r·min^(-1)时振幅降低40%,转速为3 000r·min^(-1)时振幅降低60%。研究结果证明了所提出的平衡算法和装置是可行、有效的。

一种新型电磁平衡头的静态磁特性研究

传统机上动平衡和现场动平衡无法适应高速旋转机械智能化和精密化的发展趋势,因此具有不停机和高精度优势的在线主动动平衡成为当前旋转机械抑制失衡的重要手段.针对某高速磨削电主轴,设计了一款具有环形对称结构、依靠电磁和永磁原理实现驱动和自锁的在线主动平衡头.基于此,研究了它的磁路和磁场分布,采用有限元法获得了其静态自锁力、力矩和静态驱动力、力矩.研究结果可指导平衡头的优化,进而以获得最佳的平衡效果.

计入电磁平衡装置的机床电主轴稳态温度场有限元分析

为了实现机床电主轴在工作过程中不停机主动平衡,设计了一种电磁平衡装置,将其集成到电主轴前端,形成了新的自平衡电主轴。为了研究该新型电主轴的热特性,建立了其三维有限元模型,计算了生热率和换热系数,确定了热载荷和边界条件,完成了自平衡电主轴整机三维稳态温度场分析,获得了温度分布云图。重点研究了平衡头安装、通电和主轴转速对自平衡电主轴温升的影响,根据分析结果确认了自平衡电主轴受平衡头和转速影响规律,对所提出的新型自平衡电主轴热学设计和散热优化提供了基础。

平衡牵引变压器电磁平衡关系分析

通过对平衡变压器磁势、电流、电势、功率平衡关系分析和推导 ,结合YN、A接线平衡变压器科研课题的研究 ,论述了平衡牵引变压器基本原理。

电磁平衡头转子系统振动建模及模态试验研究

针对电磁主动平衡系统中转子系统的振动问题,对平衡头转子系统进行了振动建模,并对其模态特性进行了研究。首先,根据平衡头结构特征和零部件之间的装配关系,将平衡头简化为28个梁单元、10个集中质量单元和4个弹性支撑单元;然后,依据简化的模型参数,在SAMCEF中建立了转子的有限元分析模型,计算了转子系统的前三阶自由和约束模态频率;最后,通过试验方法,验证了转子系统有限元分析结果及振动模型简化方法的正确性。研究结果表明:转子系统前三阶自由模态频率为2398 Hz、4365 Hz和5161 Hz,前三阶约束模态频率为655 Hz、999 Hz和2398 Hz;试验测得一阶自由模态和约束模态分别为2380 Hz和665 Hz,和有限元分析结果的误差限仅为1.17%和2.3%;试验结果验证了平衡头结构简化方法和支撑简化、计算的正确性和有限元计算方法的有效性,为平衡头的开发设计和振动研究提供了重要参考。

提高电磁平衡头运动平稳性的驱动参数优选方法

不平衡是旋转机械运行过程中的常见故障之一,为了在线消除不平衡需要设计主动平衡装置。提出了一种电磁式主动平衡装置的结构,阐述了其作动原理,基于此重点研究了电磁平衡头的运动平稳性。建立了平衡头的三维有限元简化模型,分析了不同驱动波形下平衡头的运动规律,据此确定了方波驱动方案。针对方波驱动电流大小和通电时间,通过Ansoft-Maxwell-3D仿真分析和实验验证可知,当线圈励磁电流的通、断电时间之比为1:1、通电时间为64 ms、电压大小为10.5 V时,方波驱动的电磁平衡头能够获得良好的作动平稳性。

电磁平衡头自锁力矩随永磁体参数变化规律研究

电磁平衡头自锁力矩具有驱动和自锁作用,其评价指标分别为自锁力矩一个步距角内做功和自锁力矩峰值。在保持齿盘参数不变的前提下,通过建立平衡头自锁磁路的三维模型,基于Ansoft Maxwell-3D瞬态求解器,采用有限元分析方法,研究不同永磁体数量、材料、形状和位置参数下自锁力矩峰值、做功及其比值的变化规律。结果表明:自锁力矩峰值、整周期做功随永磁体数量、长度、直径的增加而增加,随气隙增加而减小,随偏心率变化呈抛物线改变;峰功比在磁路轴向投影不变时近似为常数0.34,在永磁体数量变化时近似为0.31,随永磁体直径的增加呈指数减小。

电磁平衡头齿盘齿形参数对自锁力矩的影响研究

针对电磁主动平衡头自锁力矩问题,通过大量仿真分析的方法,得出了磁盘参数对自锁力矩的影响规律。首先,根据磁路自锁原理,针对特定结构,将自锁磁路简化为由磁盘、永磁体和支撑环3个零件构成的结构并建立了三维模型;其次,借助有限元分析的方法,通过改变单一变量,分别计算了齿盘上不同齿数、齿长、齿边距、齿张角对自锁力矩峰值的影响;最后,对仿真结果进行了分析,得出了4种参数的设计优化方法。研究结果表明:自锁力矩峰值随齿数的增加呈抛物线式大幅增大;自锁力矩峰值随齿长的增大而增大;齿边距和永磁体直径的比值在0.01~0.03之间时,自锁力矩峰值能取得较大且相对稳定的值;齿张角为15°时,自锁力矩峰值较大且设计计算、加工方便。

ARM电磁平衡传感器系统设计

采用高速精准的质量检测技术,是提高生产效率和自动化程度的有效途径之一。文中研究了基于ARM7单片机的电磁平衡传感器系统的工作原理和实现方法,包括系统的设计思想、设计原理、机械部分设计、电路硬件组成及软件流程。该系统实现了电磁平衡传感器的去初重、高精度及快速响应的功能。整个系统应用电磁力反馈平衡零位法原理,采用单片微处理器进行实时控制和数据处理,实现了质量检测的高速化、数字化、智能化,可以满足各种产品质量检测的需求。

电磁平衡头自锁力矩有限元分析及试验研究

针对电磁主动平衡头自锁力矩问题,在特定结构下,通过对磁路进行工艺简化,建立了自锁磁路三维模型。采用ANSOFT MAXWELL计算了磁路气隙长度从0.1 mm到0.5 mm自锁力矩峰值;根据自锁原理搭建了试验平台,基于LabVIEW软硬件平台进行了自锁力矩峰值测试试验,通过改变气隙调节垫片数量测得了同等自锁力矩峰值。研究结果表明:自锁力矩峰值随气隙增大呈类似指数函数减小;由于加工误差和材料缺陷试验测试结果小于有限元分析结果,但误差在20%以内,满足工程要求,试验结果验证了有限元分析结果的有效性;该研究为平衡头的开发和设计提供了重要参考。

提高电磁平衡头运行平稳性的开槽法

电磁平衡头是近十几年出现并发展起来的一种新型在线动平衡装置。由于其磁性盘为一内齿轮结构,其与永磁体之间因此存在齿槽转矩,影响平衡头运动的平稳性。本文设计了一款电磁平衡头,分析了其运行原理,同时基于Ansoft-Maxwell软件计算了其齿槽转矩和电磁运行转矩。借鉴永磁电机的齿槽转矩抑制方法,采用在磁性盘端面开设矩形槽的方法,研究了不同开槽方案对平衡头电磁转矩即运行平稳性的影响。研究表明,当励磁电流较小时,在齿状磁性盘上开一个或多个一定尺寸的矩形槽时,可一定程度上提高平衡头运行平稳性。

基于电磁平衡原理的胶囊动态称重系统的设计与实现

论文提出了一种基于电磁平衡原理的胶囊动态称重系统,利用SolidWorks建立了该称重系统的3D模型,并搭建了实物样机。该系统可实现药粒的连续传送、检测及分拣任务。嵌入式ARM利用电磁平衡传感器获得药粒的重量信息来判定药粒是否合格,并通过串口将电机动作命令传达给AVR单片机以实现药粒的分拣。搭建了基于MiniGui的人机交互界面可对药粒规格进行校准并实时显示检测信息。

电磁平衡头-涡桨发动机转子系统动力学特性分析

为了便于掌握涡桨发动机的固有振动特性,建立了涡桨发动机转子系统有限元建模,利用有限元分析软件Workbench进行了模态分析,计算得到其固有频率、主振型,这对控制和避免共振的产生具有实际意义。在模态分析的基础上开展不平衡响应分析,研究转子系统中各部件随转速变化的不平衡响应规律。通过对比动平衡前后桨叶、桨轴及压气机节点的不平衡动态响应曲线,分析了引入电磁平衡头对整个转子系统动态特性的影响,验证了电磁平衡头在涡桨发动机转子系统上具有良好的减振效果。

基于电磁平衡技术的节电器在通信机房中的节能应用

基于电磁平衡原理、柔性电磁补偿调节的节能保护技术,可以有效降低设备能耗,以照明设备为主体系统可节约能耗15%~35%,动力混合负载可节约能耗6%~20%。为积极响应国家号召、聚焦通信行业需求,基于上述技术创新研发5G专用系列节能设备,为通信行业节能减排助力,该设备能够对通信行业机房起到节电效果。

电磁平衡式玻璃液面调节系统

本文介绍了一种适于中小型玻璃厂使用的电磁平衡式玻璃液面调节系统,控制精度可达0.1～0.5mm.介绍了系统的机械原理及电路设计.

浅析电子天平的电磁平衡技术

电子天平目前广泛应用于企业和实验室测定物体的质量。电子天平的核心部件是称重传感器,而应用最广泛的电磁传感器就是应用了电磁平衡技术。本文就电磁平衡技术进行了简单的分析阐述。

具有电磁平衡功能的抗干扰零序电流互感器的设计与制造

针对当前电力系统中电压输出的小信号零序电流互感器在受到外部干扰及互感器残余电压较高,造成导致零序电流互感器输出“失真”继而影响继电保护装置失准的问题。提供了一种具备强抗干扰能力、在复杂电磁环境下能够准确测量的零序电流互感器的实施方案。通过主绕组分段绕制与平衡绕组技术组合,平衡铁芯内磁场;使用硅钢片作为屏蔽层材料,对互感器内外上下各方位进行屏蔽层,对外磁场进行电磁屏蔽,解决零序电流互感器在穿心一次导体位置差异和邻近电流、或周边导体等多场源环境中,所受电磁场干扰导致零序电流互感器输出“失真”继而影响继电保护装置失准的设计问题。

基于多频平衡电磁技术的管道内外缺陷检测与全角度表面裂纹识别方法

缺陷和裂纹是管道安全运行的潜在隐患。因管道表面裂纹方向各异,漏磁方法对表面裂纹敏感性低,而交变电磁方法受限于趋肤效应,无法检测管道外缺陷。该文提出多频平衡电磁技术,解决了管道内外缺陷检测与全角度表面裂纹识别难题。根据电磁平衡技术的电磁场传播特点,分析管道缺陷与裂纹的检测原理。采用有限元方法,研究激励频率对裂纹偏角与内外缺陷响应信号的影响,优化得到20Hz和400Hz的最佳频率组合,并对预制内外缺陷和裂纹的管道进行实验验证。结果表明:多频平衡电磁信号的峰值随内外缺陷深度的增加而近似线性增大;当裂纹偏角由0°增至90°时,平衡电磁信号的峰值逐渐增大。平衡电磁信号峰值与缺陷深度和裂纹角度的关系可用于缺陷深度的量化与裂纹偏角的识别,从而为管道完整性评估奠定良好的基础。

基于平衡电磁技术的钢板表面裂纹深度检测方法

针对钢板表面横纵两方向裂纹深度的检测问题,提出了基于平衡电磁技术的检测方法。通过电磁场分析建立了平衡电磁技术检测横纵裂纹的感应电压模型,并理论分析了检测电压的变化趋势;采用有限元方式分析了平衡电磁技术检测电压与裂纹深度的具体变化规律。通过设计等间距采样的平衡电磁技术检测平台,对钢板表面1~6 mm深的横纵向裂纹进行检测能力验证实验。结果表明:随着横纵向裂纹深度的增加,检测电压幅值线性增大;相同深度的横向裂纹检测电压幅值约为纵向裂纹检测幅值的2倍;该方法具备对钢板表面横纵向裂纹深度定量检测的能力。

一种电磁式自动平衡头设计计算与响应试验

为了提高转子动平衡的精度和效率,针对高速电主轴-砂轮系统,提出了其在线自动动平衡方案。设计并开发了一款自锁型电磁环式在线自动平衡头。计算了该平衡头的配重量、电磁自锁力矩以及可以承受的最大轴角加速度。搭建了平衡头校正能力考核试验台,完成了模拟组合转子在1 878r/min的平衡机上预平衡和平衡头在1 300r/min的振动响应测试。结果表明:平衡头最大配重量为33.77g·cm,自锁合力矩为2.354 6N·m,可承受的最大轴角加速度为5 010rad/s2,在配重范围内振动响应规律基本正确且对轴的正反转具有较好的重复性。