局部多孔质气体静压轴向轴承静态特性的数值求解

运用数值方法分析局部多孔质节流气体静压轴向轴承的静态性能,分别建立局部多孔质圆柱塞内的压力分布方程和气体薄膜内的压力分布方程,利用坐标变换将局部多孔质圆柱塞的圆柱坐标与气体薄膜的圆柱坐标转换到同一笛卡儿坐标系,为有限元离散奠定基础.经过有限元推导,求得局部多孔质气体静压轴向轴承的承载能力与静态刚度,并对局部多孔质节流进行试验以验证理论模型的正确性.另外,对局部多孔质节流气体静压轴向轴承和小孔节流气体静压轴向轴承进行对比试验.结果表明:局部多孔质节流和小孔节流静压轴承的承载能力随着气膜厚度的减小而增加;静态刚度随着气膜厚度的增加先增加后减小;局部多孔质节流比小孔节流具有较高的承载能力和静态刚度.

轴向磁悬浮轴承的力学特性分析

介绍了五自由度电磁轴承系统中轴向磁悬浮轴承的各种可能受力情况 ,及其位移传感器的安装位置在分析上述情况时的作用 ;同时讨论了轴向磁悬浮轴承对径向轴承的影响 ,分析了一般情况下径向位移传感器的安装位置对轴向和径向轴承间静态和动态力耦合以及系统稳定性的影响。分析结果表明位移传感器的安装位置对电磁轴承系统的稳定性分析有着重要的影响 。

轴向磁悬浮轴承的结构设计

针对某型磁悬浮转台样机的结构进行了分析,给出了轴向磁悬浮轴承的结构参数,并对定子的散热条件进行了校核。

六环冗余轴向磁力轴承的热性能研究

利用ANSYS Workbench对六环冗余轴向磁力轴承的温度场进行仿真计算,探讨了导致六环冗余轴向磁力轴承温升的原因,分析了磁路面积、磁环侧壁、转子转速等参数对六环冗余轴向磁力轴承温升的影响,给出了六环冗余轴向磁力轴承的结构设计和温升计算方法.研究表明:六环冗余轴向磁力轴承的结构形式对转子的温升影响较大,磁路设计时应该避免导致转子旋转时的反复磁化;失效重构对六环冗余轴向磁力轴承的温升影响较小,可以忽略其影响;六环冗余轴向磁力轴承较原有的两环冗余轴向磁力轴承具有更高的可靠性、力学特性以及较好的热特性.

轴向磁悬浮轴承用非接触式差动电感位移传感器的实验研究

介绍了轴向磁悬浮轴承系统的结构及其与位移传感器的关系，以及非接触差动电感位移传感器的基本构成和性能；讨论了这种位移传感器在电磁轴承系统中应用的特点及可行性，并在此类传感器的试验装置上做了其静特性分析实验，给出了部分实验结果。

新结构混合型轴向磁悬浮轴承原理分析与参数设计

介绍了一种新结构混合型轴向磁悬浮轴承(HAMB)的结构与工作原理。该结构的混合型轴向磁悬浮轴承利用永磁体来建立偏置磁场,控制磁场由电磁线圈产生,通过控制电磁线圈中电流的大小和方向,产生可控的轴向悬浮力。提出了一种基于磁通量计算的参数设计方法,首先计算出要达到额定承载力所需的磁路中的总磁通量,从而可得出各关键截面处磁场的磁通密度,各个关键截面的结构参数应使该截面处的磁通密度在磁性材料磁化曲线的线性区间内变化。利用有限元分析软件对设计结果进行了电磁场仿真,仿真结果验证了参数设计方法的合理性与正确性。

永磁体位于转子上的混合型轴向磁轴承原理分析与参数设计

针对混合型磁悬浮轴承功耗低、结构紧凑的特点,提出了一种永磁体位于转子上的混合型轴向磁悬浮轴承。首先给出了该磁悬浮轴承的三维结构及其工作原理。在此基础上,提出了一种基于气隙磁通计算的参数设计方法。其中根据最大承载力所需的总磁通量,得到磁路中各关键截面处的磁通密度,以软磁材料内部磁场磁通密度不饱和为约束条件,以体积最小为优化目标,通过循环迭代的方式计算各部分漏磁系数与磁阻系数,最后得到该混合型轴向磁悬浮轴承各部分的结构参数。文中还利用有限元电磁场分析软件对其进行三维电磁场建模与仿真分析,仿真结果验证了该参数设计方法及其结果的合理性与正确性。

基于磁通量计算的混合型轴向–径向磁悬浮轴承参数设计

混合型轴向–径向磁悬浮轴承集轴向磁悬浮轴承与径向磁悬浮轴承于一体,应用于磁悬浮系统可降低系统功耗,减小体积与重量,但其结构及内部磁场分布复杂,参数设计的难度较大。该文提出一种基于磁通量计算的参数设计方法,计算出要达到设计承载力所需的偏置磁场与控制磁场的磁通量,建立起软磁材料内部磁场磁通密度与软磁材料结构参数之间的函数关系,从而计算出软磁材料的结构参数值,使其内部磁场磁通密度不超过其磁化曲线线性区间。利用有限元仿真验证了该设计方法的合理性与正确性。给出了转速为20000r/min时转轴的轴向与径向位移及磁悬浮轴承控制电流的波形。实验结果表明,基于所提方法设计出的混合型轴向–径向磁悬浮轴承具有良好的悬浮特性。

轴向数控磁力轴承电磁力计算及刚度研究

刚度是影响磁力轴承工业应用的关键之一 ,本文对自行设计的新型轴向数控磁力轴承的刚度进行了分析研究 ,推导了磁力轴承电磁力和刚度的计算公式 ,讨论了系统特性参数对刚度的影响 ,测试了轴承的刚度特性。试验结果表明本实验系统具有较强的承载能力和较大的静态刚度。

基于H_∞理论的轴向磁悬浮轴承控制器

由于采用传统的比例积分微分PID(ProportionIntegrationDifferential)控制难以保证其优良的稳定性和抗扰能力,采用了基于H∞控制系统的混合灵敏度的优化设计思想,在对轴向磁轴承H∞控制进行分析的基础上将H∞控制应用于磁轴承的控制器设计中。借助于Matlab的线性矩阵不等式LMI(LinearMatrixInequation)工具箱进行仿真,给出了H∞控制和PID控制的仿真波形。采用实时离散化处理的方法,通过编写控制程序在计算机控制系统中执行设计的控制器,实现了磁轴承的H∞控制。给出了H∞控制磁轴承在无外扰力和2kg外扰力情况下转子起浮实验波形,同时给出了轴向磁轴承在平衡位置受2kg突加扰动时PID控制和H∞控制的实验波形。仿真和实验表明:基于H∞理论的控制比传统的PID控制具有更好的稳定性、较强的鲁棒性和抑制扰动的能力。

永磁偏置轴向磁悬浮轴承的类型划分与拓扑结构设计

针对永磁偏置轴向磁悬浮轴承类型多样、拓扑结构复杂的特点,提出了基于气隙中轴向控制磁场分布的永磁偏置轴向磁悬浮轴承的类型划分方法。结合偏置磁场的极性分布,将永磁偏置轴向磁悬浮轴承划分为四种不同的类型。在此基础上提出了永磁偏置轴向磁悬浮轴承拓扑结构设计的方法,即根据各类型的特点可以设计出隶属于该类型的永磁偏置轴向磁悬浮轴承的定子磁极的形状、控制绕组的放置位置以及永磁体的放置位置与充磁方向。

叠片铁芯式轴向冗余磁悬浮轴承的设计

由于无法采用硅钢片叠片结构,传统两环轴向冗余磁悬浮轴承定子通常采用电工纯铁整体式结构,为克服整体式结构在工作时会产生较大涡流损耗和温升的问题,提出了叠片铁芯式轴向冗余磁悬浮轴承,介绍2种冗余磁悬浮轴承的结构,对比了两环轴向冗余磁轴承和叠片铁芯式轴向冗余磁轴承的承载力和温升性能。结果表明,叠片铁芯式轴向冗余磁轴承的承载力和温升均有明显的优势。

含双时滞轴向槽动压气体轴承–非线性转子系统的运动分析

针对高速气体轴承-转子系统在主动控制过程中无法避免的时滞现象,建立了含有双时滞控制的三轴向槽动压气体轴承-转子系统的动力学模型。运用微分变换法求解动压气体润滑的Reynolds方程,得到了非线性气膜压力分布。基于精细积分法,构造了时滞非线性轴承-转子系统动力响应的求解方法。针对含有双时滞控制的气体轴承-转子系统,运用轨迹图、时间历程图等研究了系统的非线性响应,分析了时滞量和反馈控制增益对系统响应的影响。数值结果表明,当选取的反馈控制增益与气体轴承-转子系统的时滞量相匹配时,时滞系统的振动幅值会变小,运动将更加稳定,达到了较好的控制效果。

高温超导轴向磁悬浮轴承的悬浮力分析

为精确分析轴向高温超导磁悬浮轴承悬浮力,提出基于磁矢势的悬浮力计算方法,对其进行力学分析并与试验结果进行比较。结果表明:该方法适用于不同场冷高度下的悬浮力分析,为轴向高温超导磁悬浮轴承优化设计提供依据。

轴向磁力轴承的结构优化设计

根据轴向磁力轴承的结构特点,提出一种结构参数设计方法,以获得体积一定条件下的最大承载力,推导出设计步骤,并与国内经典设计方法比较。此方法可以获得更大承载力,优化了磁力轴承的设计理论。

圆锥滚子轴承的布置方式和轴向游隙的合理确定

圆锥滚子轴承的布置方式和轴向游隙的控制直接影响轴承的载荷分布、使用寿命,以及传动部件的运转性能和可靠性.以某传动装置中的一对圆锥滚子轴承为例,对其不同工况下的选配方案进行了优劣性比较;同时采用仿真计算的分析方法,从系统的角度对这对锥轴承的载荷分布、润滑、损伤率以及对齿轮运转产生的错位量进行了分析,认为主动锥齿轮轴采用圆锥滚子轴承"背对背"布置方式的支撑方案优于"面对面"方式的支撑方案,而且轴承的轴向游隙控制在0.05～0.07 mm范围内,可以确保轴承润滑品质和锥齿轮轴系啮合的稳定性.该传动装置经过跑车试验和台架性能考核试验后,圆锥滚子轴承和锥齿轮运行状态良好,证明了该圆锥滚子轴承的布置方案和轴向游隙控制的合理性.

轴向磁悬浮轴承位置检测方法的研究

本文研究了采用非接触差动电感位移传感器检测轴向磁悬浮轴承位置的方法及特点 。

气隙比对轴向磁悬浮轴承电磁力的影响

利用有限元法分析了轴向磁悬浮轴承的气隙比对磁力线分布、内外环磁极的磁感应强度和轴向电磁力的影响,并实际测量了不同气隙比轴向磁悬浮轴承的轴向电磁力。对比发现,两种方法得到的轴向电磁力变化规律相同,轴向电磁力随着气隙比的增大而减小,最后利用等效磁路分析方法也得出了同样的结论。

轴向槽动压滑动轴承非线性油膜力解析模型

本文中提出了一种求解流体润滑轴向槽径向滑动轴承非线性油膜力的解析模型.采用油膜气穴边界条件,基于Sturm-Liouville理论,求解了非线性油膜的压力分布.为了便于求解油膜动压润滑的Reynolds方程,将油膜压力函数分解为特解和通解相加的形式,润滑油膜的破裂位置通过连续性条件确定.运用分离变量法,将特解的压力分布分解为周向分离函数和轴向分离函数相加的形式,周向分离函数运用Sommerfeld变换求解.将通解的压力分布分解为周向分离函数和轴向分离函数相乘的形式.采用变量代换,将周向分离函数方程转化为Sturm-Liouville型方程,根据边界条件求得本征值和本征函数系,进而得到通解的周向压力分布;通过求解微分方程,得出轴向分离函数为含本征值的双曲正切函数.在油膜完备区域,对油膜压力分布的解析表达式进行积分,从而求得有限宽轴向槽径向滑动轴承非线性油膜力.计算结果表明:本文中提出的方法和有限差分法的结果吻合得较好,验证了本文中所提出解析模型的正确有效性.

氦气透平轴向磁力轴承承载力-转速的内在关系

本文研究了轴向磁力轴承承载力与转速、材料强度之间的内在关系。轴向磁力轴承采用控制电流所产生的电磁力,使转子维持在悬浮工作位置不变,因此其工作原理决定了它的承载力与推力盘面积成正比。通过对推力盘的强度分析,找出了最大切应力和径向应力的位置。分析发现,推力盘的面积受轮缘处最大切应力的限制,与材料许用应力成正比、与转速成反比。本文给出的推力盘最大承载力与材料强度和最高转速的内在关系可用于指导氦气透平压气机轴向磁力轴承的设计。