基于高密度潜油电机温升优化及试验分析

针对高密度潜油电机的冷却方式、运行环境及散热原理,热量等效热路法分析了电机不同部位损耗分布情况,通过给出电机各主要部件换热系数、导热系数的计算方法,理论分析了电机不同部位的温度变化规律。基于有限元仿真,深入的分析了电机固定损耗-铁耗,并由影响铁耗大小的各部磁密,提出了试验样机可以进一步优化磁路设计的依据及方案。分析了国标GB/T16750—2015中温升试验电阻法试验过程及原理,并依照此方法试验了一台高密度YQY114-80HP潜油电机。并提出了在断电后温升增加现象时,国标中外推法的不足之处,并提出了改进方法。

高速电主轴热特性建模与冷却系统参数优化方法研究

电主轴热变形是影响加工精度的主要因素之一,而热变形主要由电主轴温升引起,其中冷却系统是影响电主轴温升的关键因素。为了优化冷却系统关键技术参数,以某型号高速电主轴为例,建立了考虑主轴不同旋转面换热系数的热特性模型,提高了温度场和热误差的仿真精度,并进行了主轴不同转速的温升与热误差实验,验证了仿真模型的正确性;基于所建立的电主轴热特性仿真模型,利用正交试验法进行了冷却系统参数优化,冷却参数优化后的仿真实验结果表明,电主轴最高温度降低了2.0℃,热变形减小了25.76μm,为电主轴冷却系统优化提供了理论参考。

基于磁-热双向耦合的电动拖拉机轮边电机电磁性能分析与结构优化

为预测和评估电动拖拉机轮边驱动电机的电磁性能同时优化电磁转换装置结构,该研究以一种减速式12槽7对极永磁无刷直流轮边驱动电机为对象,建立电机电磁有限元模型并通过试验验证模型的正确性,分析了空载、半载和额定负载工况下电机的动态特性。在此基础上,基于热损耗载荷构建电机的磁-热双向耦合模型,模拟分析额定负载工况下电机的温度场分布规律。结果表明,3种工况下电机最高温度均发生在永磁体部位,温升分别为54.61、77.63和87.1℃。以气隙宽度、定子槽口宽度、永磁体间距和宽度为变量,以齿槽转矩、转矩密度和永磁体损耗为优化目标,提出一种田口法-响应面法双层多目标优化方法,确定电机最佳结构参数为:永磁体间距为0.4 mm、永磁体宽度为3.5 mm、气隙宽度为1.1 mm、定子槽口宽度为4.75 mm。仿真结果表明,优化后的电机转矩密度较优化前增加了8%,永磁体损耗降低了18.6%。样机台架试验结果表明,优化后电机齿槽转矩较优化前降低了20.9%,验证了所提优化方法的有效性,对电机性能研究具有一定的参考价值。

高速永磁电机设计与分析技术综述

高速永磁电机在航空航天、能源及精密制造等领域具有广阔的应用前景。该文首先介绍了现有文献中的高速永磁电机定转子结构及其所使用的材料;然后从定子铁耗、铜耗、转子涡流损耗与风摩损耗等方面,分别总结归纳了电机中各项损耗及其计算方法;对比分析了各种高速永磁电机温升计算方法;概述了高速电机转子支承方式的发展情况。总结了转子强度与动力学分析相关的问题,最后展望高速永磁电机相关技术的主要发展方向。

ZrC_p/W复合材料在发动机试车条件下的热震烧蚀行为

采用热压烧结法制备了ZrCp/W复合材料环形试样,测试了该复合材料试样在发动机试车条件下的热震烧蚀性能。结果表明:ZrCp/W复合材料具有良好的抗热震和耐烧蚀性能,试验后试样整体结构完好,未出现炸裂和破碎的现象,线烧蚀率仅为-0.05mm/s。该复合材料的主要烧蚀机制是机械剥蚀,此外还有熔化烧蚀和热化学烧蚀。

固体火箭冲压发动机补燃室绝热层烧蚀试验研究

补燃室热防护系统研究是飞航导弹固冲发动机研究的一项重要内容。设计了固冲试验发动机,采用新型绝热材料作为补燃室绝热层,并通过直连式试验研究考核该绝热层在补燃室恶劣条件下的工作情况,为固冲发动机补燃室热防护系统研究提供了可借鉴的资料。

平板式永磁直线电动机的热分析与冷却系统设计

研究平板式永磁直线电动机的热特性及其温度分布,设计冷却系统.运用ANSYS有限元分析软件建立3D数学模型,同时运用实验测试法,设计了一种新颖有效的水冷却器,集成于初级铁心和绕组端部上方,而不增加电动机的外形尺寸.通过对实物的温升实验证明,绕组温度可降低50%以上,电动机能够长期可靠地工作,提高直线电动机伺服系统的额定推力约18%.

异步电动机定子全域三维温度场物理模型简化研究

提出建立全封闭风扇冷却电机定子全域三维温度场模型的新思路。理论分析和实际测量相结合来确定散热系数,合理处理了槽内绕组与槽绝缘之间复杂的散热过程,建立端部绕组的有限元计算模型,从而建立全封闭风扇冷却电机定子全域三维温度模型。应用该模型计算了电机额定负载时定子的稳态温度场,以及最高温度点温度随时间变化的规律。实验结果验证了该电机温度场计算模型的合理性和计算结果的准确性。为准确进行电动机热保护提供了依据。

高性能电主轴综合性能集成测试系统研制

采用直驱方式传动的电主轴传动链短,具有调速性能好和精度高的特点,在数控机床上得到普遍应用。传统电主轴性能检测偏重于静态特性,对动态特性关注度不足。以加工中心高性能电主轴为测试对象,搭建了综合性能测试平台。介绍了动态回转误差的评定和测试方法,获得了不同转速下电主轴径向和轴向的回转误差。采用在线均值滤波和离线无限冲击响应低通滤波分离电主轴回转误差和偏心量得到电主轴热变形,获得了同商业热效应测试仪器可比的测试精度。研制了基于电力测功机的调速负载特性测试系统,获得了电主轴的机械特性和电流曲线。利用模态试验系统获得了电主轴径向和轴向的频率特性曲线及对应的固有频率。

过载对固体火箭发动机影响的研究

通过发动机的地面旋转过载试验,获得了在旋转过载条件下固体火箭发动机的性能曲线及绝热层的烧蚀率,经与地面静止点火试验数据对比分析后认为:降低推进剂的铝粉含量,可以减轻粒子流对绝热层的烧蚀、冲刷作用;同时优化喷管型面,可以减少粒子沉积,减轻粒子流对喷管的烧蚀冲刷作用。

电推进真空热环境试验研究现状及关键技术

电推进是空间任务的重要推进手段,也是急需发展的空间技术之一。为了评价电推进装置的有效性和可靠性,需要在地面开展各种验证试验,其中有热环境试验。文章对电推进装置的热环境试验技术发展现状进行了跟踪研究,结合国外热环境模拟设备的研制使用情况,梳理出热环境试验相关的关键技术,就我国电推进热环境试验技术和试验设备提出了发展建议。

固体火箭包覆层脱粘调制红外热波检测法的数值模拟

调制红外热波无损检测是一种可以检测材料内部缺陷的先进技术,在固体火箭发动机包覆层脱粘的诊断中有一定的应用前景。以有限元法对固体火箭发动机包覆层脱粘的调制红外热波检测法进行数值模拟,研究加热条件和结构对可检测性的影响。得出可检信息参数(表面过余温度幅值、相位和相位差)随热波激励条件(调制频率、热流强度)和结构参数(材料、缺陷大小、深度、厚度等)变化的规律。针对典型材料和结构尺寸,给出最佳调制频率、盲频以及相位差的预测值。调制红外热波检测法可用于固体火箭发动机包覆层脱粘的无损检测,检测条件可通过计算机仿真来优化。

固体导弹发动机脱粘的热波检测

针对固体导弹发动机常见的金属壳体与绝热层脱粘缺陷,利用热波技术进行了检测研究。借助于数值分析方法,研究了热波探伤技术的检测过程,并深入研究了缺陷直径对检测灵敏度的影响,最后进行了试验验证。仿真及试验结果均表明:热波技术对绝热层脱粘缺陷检测速度很快,能够实现对缺陷的准确定位和定量检测;并且缺陷直径越大,越容易检测。试验中还发现了未知缺陷,经分析判断可能是由于制造工艺原因导致的粘接界面出现了不均匀结构,表明热波技术还能够对粘接界面的质量进行检测和评估。

等离子喷涂成型Mo/ZrC复合喷管的烧蚀性能研究

采用化学包覆法制备Mo-(10%) ZrC复合喷涂粉末,采用气氛保护等离子喷涂成形技术结合低压热等静压致密化技术制备内径为8 mm、壁厚16.5 mm、长30 mm的某实验型固体火箭发动机Mo/ZrC复合喷管,测试喷管在地面点火试车条件下的抗热震烧蚀性能。研究结果表明,气氛保护等离子喷涂成形Mo/ZrC复合喷管经1800℃、10 MPa处理60 min后,微细ZrC颗粒均匀分布,断口晶粒仅2～5μm,致密度达94.5%。经1800℃、10 MPa处理300 min后,Mo/ZrC复合喷管由层片结构转化为颗粒状结构,致密度提高至96.8%,显微硬度及拉伸强度分别达259.8 HV0.025及138.9 MPa。地面试车实验后,Mo/ZrC复合喷管整体结构完好,未出现炸裂和破碎现象,抗热震烧蚀性能良好,其线烧蚀率仅为0.18 mm/20 s。地面试车过程中,机械剥蚀、熔化烧蚀及热化学烧蚀等三种烧蚀机制同时发生,Mo/ZrC复合喷管烧蚀程度依次为喉部>收敛段>扩散段。

电子式万能试验机的研制

热喷涂涂层结合强度是衡量涂层质量的最重要指标之一,是涂层项目研发、新材料开发以及涂层生产任务的必检项目。作者开发了一台简易涂层结合强度测量设备--电子万能试验机,用于涂层结合强度的测试。该设备实现了对拉伸力、夹紧压力和拉伸长度的数据采集和存储,并实现结合强度测试全过程自动检测与控制,具有良好的系统稳定性和测试精度。

固体火箭发动机壳体脱黏缺陷的热波检测

基于热波技术,对固体火箭发动机复合材料壳体/绝热层脱黏缺陷进行检测研究,采用去除背景和分水岭方法对热图进行降噪、增强和分割处理,利用表面热斑区域的面积对缺陷尺寸进行估算,根据热图序列的时间特征计算缺陷的深度,并与声-超声检测结果进行比较.结果表明,热波技术检测速度快,20 s可对缺陷准确定位,检测结果直观;5 mm深的3个缺陷最佳检测时间均为7 s;缺陷深度通过材料参数和缺陷尺寸进行计算,且缺陷越大,误差越小;与声-超声技术相比,热波检测更适合进行定量分析.

高速电主轴热误差及振动测试系统设计与实验

高速电主轴是现代机床的核心部件,针对其运转中存在振动、温升导致的热误差等问题,设计了由装夹平台和监测软硬件组成的测试系统。为精确获取振动量及变化微小的热延伸量,采用高精度的加速度传感器和激光位移传感器测量电主轴的振动和轴向位移;设计了一种温度传感标签用于监测电主轴的温度变化,可实现数据的无线传输,且测试时操作简便,信号传输稳定;基于LabVIEW开发了上位机软件可对原始数据进行预处理并实时显示和保存数据至指定位置;通过精度对比实验表明该测试系统可有效监测电主轴运转过程中的温度、热延伸和振动变化。

喉衬材料抗热震性能缩比考核试验方法

发动机研制中需对喉衬材料抗热震性能进行考核,发展了一种用小型固体发动机模拟全尺寸发动机热载荷对喉衬材料抗热震性能进行考核的缩比试验方法。通过保证推进剂、燃烧室压强、点火升压速率和喉衬型面等参数与全尺寸发动机接近,来保证热载荷的相似,同时适当兼顾喉衬应力的状态。采用该方法较好地再现了某型发动机出现的喉衬组件断裂飞出的故障,在一定程度上验证了方法的有效性。对2种C/C材料的抗热震性能进行了对比试验,试验结果表明,2种材料的抗热震性能明显优于故障发动机使用的三向绕纱C/C材料,其中炭布-穿刺C/C材料稍优于无纬布-穿刺C/C材料。

基于无感线圈应用于电机在线检测和监控的探究

PT100和热电偶广泛用于在线实时检测电机工作时的绕组温度,但其可靠性和准确性对实验环境较为敏感,相关测温示值易出现波动。目前市场有设备能准确在线检测电机绕组电阻,但使用不方便而且价格昂贵。文中采用无感线圈能够可靠地、准确地测量出GB/T1032-2012和GB/T22670-2018标准的电机热试验停机零秒的温度,从而能准确计算出电机温升值。在线监控方面也相对传统的测温具有更可靠和更精准的优点,并通过自动控制实现对电机过温保护。

飞行加速度对固体发动机前封头内绝热层烧蚀的影响

固体火箭发动机前封头内绝热层在飞行加速过程中的烧蚀率是地面静止试验的１．０～２．３倍。概述了国外在飞行加速对烧蚀影响这方面的研究结果，对国内３台固体火箭发动机内绝热层烧蚀率进行了估算和分析，认为，由于绝热层设计安全裕度比较大，因而这三种发动机飞行条件下的烧蚀仍在安全范围之内。