基于滑膜观测器的永磁同步电机控制研究

文章以船舶推进永磁同步电机((Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM))为基础,提出了一种改进的滑模观测器,来优化PMSM调速系统控制。传统滑模观测器在反电动势估算时会产生相抖振问题,因此采用新的饱和函数作为开关函数,设计了自适应滑模增益,来提高观测器的稳定性。针对低通滤波器动作时,系统易发生相位延迟,设计了动态截止频率低通滤波器,并与Kalman滤波器结合进一步改善了系统性能。最后,结合Matlab模拟电机的控制系统,验证改良的无传感器控制系统估算的有效性及优越性。

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。

分子动力学模拟巴氏合金界面磁性液体润滑行为

磁性液体因其顺磁可控的流变特性,可满足极端工况对滑动轴承润滑油膜稳定性不断提高的要求,在轴承润滑方面具有良好的应用前景。为探究磁性液体微观润滑机制,采用分子动力学模拟方法构建和优化巴氏合金界面磁性液体润滑的微观模型,并根据实际工况进行限制性剪切模拟,研究温度和剪切速度对PAO6基磁性液体在巴氏合金界面润滑行为的影响;通过分析滑动过程中相对浓度分布、温度分布、速度分布、均方位移和界面吸附能等参数的变化,从分子层面揭示磁性液体微观润滑的作用机制。结果表明:PAO6基磁性液体具有良好的扩散性和散热性,可以粘附在巴氏合金摩擦界面起到很好的承载和减磨作用;在高温和高剪切速度下,磁性液体润滑膜仍呈现出良好的稳定性,磁性颗粒具有良好的扩散能力。研究结果有助于完善纳米薄膜润滑理论,对磁性液体的工程应用具有现实指导意义。

电网机械终端防跌落抖动的滑膜控制方法研究

由于自动兼容式电网的结构复杂,机械终端轨迹到达滑动模态面后难以严格沿着滑动模态面向平衡点滑动,导致电压和功率突变跌落而产生抖动。对此,提出自动兼容式电网机械终端防跌落抖动的滑膜控制方法。构建机械终端数学模型,分析产生跌落抖动问题的原因。提出基于扩张观测器的滑膜控制方法,设计扩张观测器,以获取机械终端系统内部扰动信息。将观测结果用作电流前馈补偿,以优化抗干扰性。结合滑膜控制方法设计滑膜控制器,通过该控制器实现自动兼容式电网机械终端滑膜控制。试验结果表明,该方法的电流功率突变动态波动情况平稳,电网电压跌落85%后恢复至正常电压的速度较快。该方法缓解了跌落抖动程度,有效提高了动态响应波动稳定性,并促进了配电网的发展。

基于主动容错滑膜预测的太阳能发电稳定性全局控制研究

采用目前方法对太阳能发电系统的稳定性进行控制时,无法获取控制器上的控制律,故障预测结果出现偏差,导致现有方法存在波动大、振荡次数多和容错性差的问题。提出基于主动容错滑膜预测的太阳能发电稳定性全局控制方法。利用灰色预测模型预测太阳能发电系统中存在的故障,据此获得控制器的控制律后,建立主动容错滑膜控制器,对太阳能发电系统进行全局控制,以提高太阳能发电系统的稳定性。实验结果表明:在发电机电压突然上升工况下,所提方法可在3 s之内使发电机端电压增量稳定在1.1 V,在4.5 s内使发电机功角稳定在20 rad;在线路三相短路工况下,所提方法可在2 s之内使发电机端电压增量稳定在1.0 V,同一时间内发电机功角稳定在60 rad。所提方法的临界切除时间最低为0.167 s,最高为0.190 s,与文献方法相比,临界切除时间更高,说明该方法的容错性更好。

基于三维CFD的电机滑动轴承油膜特性分析

大型电机径向滑动轴承的油膜特性是研究电机转子的振动水平、润滑油温变化以及轴承设计的基础。文章基于三维CFD的方法,探究电机滑动轴承的油膜特性。首先,以电机径向滑动轴承为研究对象,建立了电机径向滑动轴承的物理模型及流场模型;然后,运用CFD仿真软件分析了不同偏心率下径向滑动轴承的油膜特性;最后,分析了径向滑动轴承在不同转速下油膜分布特点以及油膜压力分布情况。

限量供油条件下氧化石墨烯的润滑增效

为了研究在限量供油条件下氧化石墨烯(GO)对润滑增效的影响,利用球-盘点接触油膜润滑测量系统对PAO10(聚α-烯烃)和添加质量分数0.03%GO的PAO10进行膜厚和摩擦因数研究,分析卷吸速度、供油量、滑滚比、载荷等对GO润滑性能的影响。结果表明:在供油量较少及低速工况下,加入GO后摩擦因数下降最明显,并且能在一定程度上缓解乏油状况;随着卷吸速度的增大,加入GO前后摩擦因数和膜厚差别减小;当卷吸速度一定时,随着滑滚比的增大,乏油宽度增大,乏油更严重;当滑滚比一定,加入GO后乏油程度得到一定程度的改善;GO的润滑增效随供油量的增加而变弱;随着滑滚比的增加,油膜受到的剪切应力增大,导致GO的润滑增效降低;相比于低载条件,在高载条件下GO的润滑增效更加明显。

The Effect of a Monatomic Layer on a Surface on the Transition Radiation

The transition radiation of a charged particle crossing the interface of two media having a monatomic impurity layer is investigated. It is shown that at sliding angles of incidence of a particle on the boundary of the media, the transition radiation is mainly determined by the properties of the surface layer. The possibility of using transition radiation to study the surface of substances is discussed. In addition, due to the hard radiation present in space, this research may be important for the use of light monoatomic layers as a material for satellite antennas, “solar sails” and cover layers in a future space (interstellar) mission.

基于滑模变结构的自抗扰异步电机矢量控制

针对异步电机实际运行的耦合性和抖振等问题,提出了一种基于滑模变结构自抗扰控制的复合控制策略。首先,建立矢量控制下的异步电机数学模型,通过选择异步电机转速为状态变量,利用自抗扰技术中LESO的补偿扰动的思想设计了异步电机转速环的双闭环SMLADRC控制器,通过证明LESO的收敛性和分析SMC的系统稳定性,说明上述控制器既保留了传统滑模的强鲁棒性,又利用自抗扰的优势,有效地削弱了电机抖振问题。通过数值仿真验证了上述控制策略的可行性与正确性。

高速高压圆弧齿轮泵滑动轴承油膜特性研究

以用于补偿高速高压圆弧齿轮泵不平衡径向力的滑动轴承为研究对象,在对其进行理论建模和分析的基础上,利用计算流体动力学软件Fluent分析相同工况下不同初始油膜厚度、进油口直径、进油口角度、轴向封油边宽度、油腔深度等结构参数对滑动轴承油膜特性的影响,并在此基础上对轴承结构参数进行了优化,最后通过实验进行验证。研究结果表明:初始油膜厚度和进油口角度对轴承温升影响显著,初始油膜厚度或进油口角度的增加使滑动轴承温升明显减小;轴向封油边的增加使轴承承载面增大,轴承承载力和温升也随之增大;进油口直径取1.7 mm和静压槽深度取1 mm时,使轴承温升达到最低;在负载压力15 MPa、转速6000 r/min工况下,与安装未优化滑动轴承的齿轮泵相比,安装优化后滑动轴承的齿轮泵温度降低5℃。

油膜含气状态下滑动轴承的静特性研究

文中为探究油膜含气对滑动轴承润滑性能的影响规律,从理论和试验两方面进行研究,得到了油膜在含气状态下对滑动轴承润滑性能的影响规律。基于广义Reynolds方程,在引入含气状态下润滑油的黏度和密度模型之后,建立了含气状态下滑动轴承润滑模型,并且在本校实验室自主设计的试验台上进行试验,研究了润滑油的含气率对滑动轴承润滑性能的影响。数值模拟计算及试验验证结果表明:轴承的部分静特性参数会随着含气率值的增加而有不同程度的增加。

缠绕式籽棉清理机残膜切割效果影响因素分析与试验

针对缠绕式籽棉清理机中残膜难以清理问题,本文设计一种带有滑切特性的切割刀具,利用自制试验台以残膜峰值切割力、切割能耗作为目标值,对刀具的刃角、滑切角、平均切割速度3个影响因素分别设计切割试验,采用响应面优化法对实验数据进行处理,建立目标值与各影响因素之间的回归模型,优化刀具切割残膜时最佳工作参数组合。试验结果表明:刀具的刃角、滑切角与平均切割速度对于峰值切割力影响均为极显著(P<0.01),3个参数各自交互对于峰值切割力的影响均显著(P<0.05);对回归模型优化分析后得到最优参数组合为:刃角24.944°、滑切角26.892°、平均切割速度101.571 mm/s。在最优工作条件下切割相同残膜时峰值切割力预测值为97.813 N,切割能耗预测值为0.005 kW·h。峰值切割力的预测值与实测值平均误差为7.25%,切割能耗预测值与实测值无明显误差可靠。本研究可为后续缠绕辊上累积残膜清理机构的研究提供参考。

农机滑动轴承油膜润滑理论及边界条件的研究

【目的】为了更好地研究油膜润滑理论在农业机械轴承上的应用,更高效灵活地使用农业机械。【方法】课题组通过概括滑动轴承油膜润滑理论的发展和研究现状,根据滑动轴承油膜的形成机理详细分析了油膜润滑理论的核心,即Reynolds方程,分别研究了轴承润滑分析中Reynolds方程三种不同的边界条件;针对不同的边界条件讨论了它们在轴承润滑分析中的优缺点,并重点分析了在Swift-Stieber边界条件下滑动轴承圆度误差旋量参数对滑动轴承油膜压力的影响。【结果】(1)传统的边界条件如半Sommerfeld边界条件、Sommerfeld边界条件不适用于对误差轴承进行润滑特性分析,而Swift-Stieber边界条件可以对误差轴承的润滑特性进行良好的分析;(2)在Swift-Stieber边界条件下求得的压力计算结果与实际情况较为接近;(3)在Swift-Stieber边界条件下的Reynolds方程的圆度误差旋量参数会改变最大油膜压力的数值,与理想圆截面相比,油膜压力会随着旋量参数的增大而增大。【结论】Swift-Stieber边界条件是目前比较符合实际的边界条件,在Swift-Stieber边界条件下对Reynolds方程进行数值求解具有较高的准确性,这对滑动轴承油膜润滑理论及边界条件的研究具有重要的意义。

柔性缓冲环对轴承-转子动力学特性的影响

综合考虑滑动轴承油膜力、转盘偏心量和碰摩的条件下,建立了含柔性缓冲环的轴承-转子系统力学模型,运用Runge-Kutta数值积分法,得到转子系统的分岔图、最大碰摩力分布图、占空比分布图和频谱图等,具体分析了柔性缓冲环对转子系统动力学特性的影响。研究表明:柔性缓冲环延缓了油膜涡动的产生,极大地削弱了油膜涡动和油膜振荡对转子系统稳定性的影响,进而提高了系统的平稳性;同时,缓冲环的布置间隙和刚度是影响其性能的关键参数,转子以中高转速长期运行时,应选择较小的布置间隙和较大的刚度,若转子需以超高转速长期运行时,应选择较大的布置间隙和较小的刚度。

考虑边界膜强度的滑动摩擦副混合润滑模型研究

针对边界膜对摩擦副润滑状态的影响,提出一种能够综合反映压力及剪切速率对边界膜失效综合影响的边界膜强度模型,并基于润滑状态测试结果通过拟合获得模型参数;将该边界膜强度模型与流体动压润滑模型、粗糙表面接触模型耦合,建立考虑边界膜强度的混合润滑模型,并通过轴瓦摩擦实验机润滑测试结果对模拟结果进行验证。和现有典型混合润滑模型相比较,该混合润滑模型可以更准确地反映摩擦副的实际润滑状态以及摩擦因数变化规律。运用考虑边界膜强度的混合润滑模型分析轴瓦零件润滑状态转化特性和机制。结果表明:在存在边界润滑的混合润滑条件下,当加载力小于临界载荷,边界膜几乎未发生破裂,摩擦因数随载荷增加缓慢变大,其数值均较小;当加载力加至临界载荷,边界膜破裂,摩擦副微凸体接触区域出现干摩擦,摩擦因数出现突然增加,表明该摩擦副由边界润滑为主的混合润滑状态过渡到以干摩擦为主的润滑状态。

基于ISFD的滑动轴承转子系统不平衡振动抑制研究

由于高转速和大功率的需要,现有很多转子设备往往是基于滑动轴承设计的,因而由不平衡故障引起的振动成为影响这些设备安全运行的关键因素。为了探究整体式挤压油膜阻尼器(ISFD)对滑动轴承转子系统因不平衡故障产生振动的抑制效果,对安装有ISFD阻尼支承后的转子系统的不平衡振动响应进行了研究。首先,以实验室现有的转子试验台为基础,设计了安装有滑动轴承的ISFD阻尼支承结构,对ISFD的减振机理进行了介绍;然后,运用有限元方法,研究了ISFD弹性体的径向刚度特性;最后,搭建了单跨对称转子试验台,采用试验的方式,研究了该ISFD阻尼支承结构对转子不平衡振动的抑制效果。研究结果表明:在较宽的载荷范围内,ISFD弹性体的位移值与静载荷呈线性关系,具有优良的线性刚度特性;ISFD具有优良的阻尼特性,可以较好地抑制不同转速工况下滑动轴承转子系统的不平衡振动,在1 800 r/min的工况下,转子在x和y方向的振动降幅分别为38.4%和49.4%;ISFD阻尼支承可以有效抑制滑动轴承转子系统不平衡故障导致的工频振动,在1 600 r/min的工况下,转子在x和y方向的工频振动降幅分别为19.5%和29.4%,其减振效果良好。该研究成果可以为ISFD在滑动轴承转子系统中的实际工程应用提供借鉴,具有良好的应用前景。

电机滑动轴承动态特性及其油膜稳定性研究

针对电机滑动轴承的动态特性及油膜稳定性,采用压力扰动法计算得到动态特性系数值,并分析了结构参数对其的影响;同时,针对油膜稳定性,计算得到了失稳转速,分析了结构参数对其的影响。计算结果表明:需要选取合适的偏心率和宽径比来保证轴承-转子系统的稳定性,为电机滑动轴承的结构设计提供了一定参考价值。

变黏度液体静压轴承的温升特性研究

采用广泛使用的有限元法难以探究温升的影响对液体静压轴承动态特性的影响,为此,提出了一种基于有限差分法的变黏度液体静压轴承动态润滑仿真算法,对变黏度液体静压轴承的温升特性进行了研究。首先,改进了油腔的热力学边界条件,以拓宽其适用范围,使其适用于油腔尺寸较大的液体静压轴承;然后,基于有限差分法处理了Reynolds方程、流量连续方程、能量方程以及黏温方程,从而建立了基于MATLAB的液体静压轴承变黏度热流动态润滑模型;最后,采用仿真计算的方法,分析了偏心率ε为0.1~0.4、主轴转速n为3000 r/min~10000 r/min(线速度为14.1 m/s~47.1 m/s)时,油膜压力与温升的变化机理。研究结果表明:当主轴转速从3000 r/min增大到10000 r/min时,转速的增大会使得液体静压轴承的承载力因动压效应的增大而增大,但其油膜的平均压力却因温度的升高、油膜黏度的降低而下降了约24%;主轴偏心率的增大会导致油膜温度聚集,而主轴转速的增大则导致油膜温升增大,故当偏心率ε=0.4而转速n=10000 r/min时,油膜的温升较大,且热量发生聚集,其最高温升可达39.5℃;主轴转速越高,液体静压轴承内热油携带对温升的影响越显著。该研究结论可以为温升影响下高速液体静压轴承的轴心轨迹与动态特性的研究提供理论基础。

滑动轴承动压特性的影响因素研究

以某发动机惰齿轮轴承为研究对象,采用一维动力学方法进行多工况计算,针对油孔布置、载荷方向、载荷大小、轴承转速4种因素,分析滑动轴承润滑油流量、最小油膜厚度、偏位角、最大油膜压力4个动压特性参数的变化规律。结果表明:油孔布置和载荷方向主要对润滑油流量有明显影响,而对其他3个动压特性参数影响较小;油孔数量越多,油孔在圆周方向上越靠近油膜厚度最大处,则润滑油流量越大;油孔分布越均匀,因载荷方向改变引起的流量波动越小;载荷大小和轴承转速对4个动压特性参数都有明显影响;随载荷增加,最大油膜压力大致呈线性增加,而其他3种动压特性的变化速率降低;随转速增大,最大油膜压力减小的速率逐渐降低,而其他3种动压特性大致呈线性增加。

垂直开挖基坑地下室侧墙防水设计与施工

介绍了某项目CBD核心区地下空间项目垂直开挖基坑侧墙的防水施工方案,该项目环线附属地下空间侧墙采用水性抗滑移防水涂料+高分子自粘胶膜防水卷材外防内贴施工,地铁车站采用预铺式高分子自粘胶膜防水卷材外防内贴+单边支模施工,并对施工过程严格监管,保障项目的防水质量。