电磁轴承-空心轴-离心叶轮转子特性分析及应用

面向高速无油节能环保型流体机械技术的实际需求,重点对某一电磁轴承-空心轴-离心叶轮转子系统的支撑刚度、临界转速和叶轮强度进行了有限元分析。研究表明：该电磁轴承的支撑刚度为813000~7317000 N/m;在设计转速下,转轴为刚性轴,可采用刚性轴的电磁轴承控制方案,离心叶轮强度满足材料要求。     

计入轴倾斜时轴-轴承系统跨学科耦合分析

采用动力学仿真软件ADAMS和有限元分析软件ANSYS,辅以手工编程的方法,研究了变载荷作用下轴-轴承系统动力学、摩擦学、刚度和强度耦合分析问题的建模和求解,着重讨论轴受载变形倾斜对轴-轴承系统动力学行为、轴承的摩擦学特性和轴颈表面动应力的影响。耦合分析计算结果表明：动应力在轴颈表面沿轴向和周向的分布与油膜压力沿轴向和周向的分布密切相关;动应力随时间的变化与轴-轴承系统的动力学响应密切相关。轴倾斜使得轴-轴承系统的动力学响应、润滑性能以及轴颈表面动应力发生改变。     

挖掘机液压系统热平衡建模仿真分析

为了分析大型液压挖掘机液压系统热平衡特性,基于SimulationX软件构建挖掘机机械模型、液压系统模型、热交换模型三者耦合建立挖掘机液压系统机-液-热联合仿真模型。对比试验与仿真结果,验证了仿真模型的正确性。结果表明:液压阀产生的热量约占系统总产热量的64%,是液压系统最大的产热源;散热器散热量约占总散热量的77%,系统热平衡时进出口的油液温差约为11 ℃;环境温度越高,系统热平衡温度越高。研究结果证明,现有挖掘机热平衡温度满足工作要求,并对挖掘机液压系统热管理提供了指导。     

变载荷作用下轴-轴承系统动力学行为研究

以普通轴-轴承系统为研究对象,采用数值仿真方法研究了轴-轴承系统在冲击载荷、正弦载荷、旋转载荷等变载荷作用下系统动力学响应,发现变载荷作用下的普通轴-轴承系统也存在共振行为,并提出了轴-轴承系统两种共振频率的确定方法。分析结果表明：轴-轴承系统的自然频率与轴颈转速、轴承间隙和润滑油粘度有关;当外载荷作用频率与轴-轴承系统自然频率相同时,系统将产生共振;共振时轴承的最大油膜压力显著增大,而最小油膜厚度显著减小。     

高速滚动轴承-双转子主轴系统离散建模动力学数值仿真分析

在轴承动力学和转子动力学基础上,对航空发动机双转子-轴承系统的动力学特性进行研究.根据Timoshenko梁-轴理论,建立了双转子系统有限元离散化模型,并用数值方法对其求解,研究表明:(1)由于系统非线性特性的影响,系统在多频耦合激励下响应出现激励频率的倍频率及组合频率,系统振动响应异常复杂;(2)中介滚子轴承的径向游隙变化对系统响应有一定的影响,对支撑轴承处的响应影响较小,较小的游隙可使中介轴承和转子系统中心处的响应位移降低,从而使系统趋于稳定;(3)适当增加支撑轴承滚动体个数使支承轴承和转子中心处的响应降低,系统稳定性也增加;(4)采用实验验证分析可知:仿真计算值与实验值变化趋势基本一致,存在一定的误差(误差约有15.6％).分析结果为定量和定性分析该双转子的稳定性提供了参考依据.     

高温熔盐泵上轴承冷却系统设计

为提高熔盐泵的上轴承使用寿命,在已选定轴承的基础上,从其冷却系统考虑,提出了轴承在正常工作过程中与润滑油之间换热量计算及散热器设计方法,并介绍了系统中用于提供润滑油循环动力装置升油器的设计方法。     

降低离心泵轴承运行温度的实践

针对某造纸厂反渗透水处理系统中的高压供水泵运行过程中轴承运行温度偏高的问题,根据离心泵内部流动规律和泵的结构分析了轴承受力状况和造成轴承运行温度偏高的原因,提出-个在原有泵结构基础上改变轴承组合方式的解决方案,并对方案进行试验验证,切实降低了轴承的运行温度,达到了预期目标.     

机械压力机上梁温度监测系统研究

以某汽车厂2000 t机械压力机为例,介绍大型压力机的上梁温度监测系统。该装置能够实时监测上梁内主轴、离合器、齿轮轴上安装的轴承的工作温度,可以杜绝因温度过高造成的轴承研伤及失效损坏。通过计算和仿真,以及对现场实测数据进行分析,得以合理设定轴承的报警温度,使压力机运行的安全性和稳定性得到提高。     

百万千瓦轴封型核主泵推力轴承的运行优化

推力轴承是核电站用轴封型核主泵的重要组成部分,本文针对核主泵启动过程中推力轴承副瓦由于异常磨损导致的温度升高问题进行了详细分析,提出了优化控制顶轴油泵启动时机和启动时间以及提高主泵启动时主系统压力的改进措施,并据此提出了后续机组推力轴承的优化设计方案。     

固定瓦-可倾瓦气体轴承支撑的拉杆转子动力学特性

针对固定瓦-可倾瓦气体轴承支撑的拉杆转子动力学特性进行了研究。将拉杆转子轮盘间的接触效应等效为一个具有非线性刚度的抗弯弹簧,从而建立了拉杆转子模型。基于固定瓦-可倾瓦气体轴承的边界条件,运用微分变化法求解了Reynolds方程,得到了在单瓦坐标系下的气膜力,采用坐标变换和组装计算最终得到固定瓦-可倾瓦气体轴承的气膜力。在计算时对比了圆柱形气体轴承和固定瓦-可倾瓦气体轴承的稳定性、拉杆转子和整体转子的稳定性。最后,以转轴刚度为控制参数,运用改进的Newmark法研究了拉杆转子的动力学特性,同时也研究了固定瓦-可倾瓦气体轴承预负荷和支点比对转子系统运动行为的影响。     

气动发动机排气冷量在内燃机冷却系统中的回收利用研究

针对气动发动机排气的低温特性,提出了利用气动发动机排气冷却内燃机散热器的技术方案。通过初步试验,获得了气动发动机在不同转速下的排气流量和温度特性。基于初步试验结果,建立了气动发动机排气与内燃机冷却水的热交换模型,并进行了仿真计算,得到了不同水泵流量下,热水流经换热器的进出口温差以及换热量。研究结果表明,换热器进出口热水温差、换热量随着气动发动机转速的升高而增大;随水泵流量的增加,热水流经换热器进出口的温差逐渐减小,换热量增大,但各个水泵流量下的换热量相差较小,当发动机转速为700r／min时,温差增加值及换热量的增加值均为最小;随着气动发动机转速增加,气动发动机排气的冷量炯变化范围很小,回收指数逐渐上升,冷量回收效果变好。     

K1800E冷却系统研究与散热器选配计算

汽车发动机的冷却性能研究和冷却系统工作状况复杂,尤其是在重型汽车上,发动机功率大、温度高,且工作环境恶劣,对发动机冷却系性能要求更高。康明斯的一泵双循环冷却系专门针对矿用汽车的工况而设计,对发动机机体及增压空气能起到良好的冷却效果,保证适当的进气岐管温度,满足排放要求。本文针对某重型车型所选用的康明斯K1800E发动机,对一泵双循环管路进行了散热量和散热器的选配计算。     

带有强化冷凝段的热管散热器三维温度场数值模拟分析

为了解决高热流密度器件的散热问题而设计一种带有强化冷凝段的热管散热器,模拟不同的运行工况,对其散热效果进行了数值计算,并与其他类型的热管散热器进行了比较。结果表明:新型散热器由于热管设计结构的改变,使其换热温差增大,而且使散热器底板的均温效果更好,可以有效地降低高热流密度器件的工作温度。     

基于耦合传热的圆锥液体静压轴承热态性能分析

针对圆锥液体静压轴承的发热问题,利用CFX软件建立了轴承系统耦合传热模型。首先分析了网格数量对计算精度的影响,然后求解获得了轴承的温度场分布和热量传递情况,最后分析了不同参数对轴承热态性能的影响规律。结果表明,采用CFX软件计算圆锥液体静压轴承耦合传热问题是可行的,与绝热假设下的计算方法相比,耦合传热有效地反映了真实的传热情况;圆锥液体静压轴承的端泄散热占总散热量的大部分,轴颈散热能力最弱,在不同的转速和进油压力下,各个方向上的散热比率发生变化。     

Dynamic behavior modeling of a polymer electrolyte membrane fuel cell power generation system

This paper presents models for simulating the operation of a polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) system and the results of the dynamic simulations. The entire system included a PEMFC stack and balance-of-plant components such as an air supply blower, a membrane humidifier, a fuel supply unit, and a heat management unit. Mathematical modeling for the computation of power generation and heat transfer of the PEMFC stack, the heat and mass transfer of the humidifier, and the energy transfer of the cooling system was set up. Theoretical and experiential data such as the voltage-current density relationship of the cell stack and the performance maps of blowers and pumps, together with semi-theoretical heat and mass transfer equations, were used to represent the characteristics of all the components. The effect of the thermal inertia of solid parts was considered in the fuel cell stack, the membrane humidifier, and the radiator. System dynamic behaviors under various operating conditions due to changes in stack current and ambient temperature were predicted. The sudden abnormal operations of the cooling water circulation pump and the radiator fan were also simulated as an example of component malfunctions.     

基于STAR-CCM+的高速角接触球轴承喷油润滑研究

喷油润滑系统广泛应用于高速滚动轴承,喷油润滑条件下轴承温升特性是影响轴承动态工作稳定性的重要因素。基于两相流理论,以71904C角接触球轴承为研究对象,建立全轴承模型,采用旋转坐标系描述各组件运动,分析滚动轴承在不同参数下喷油润滑的两相流与传热效率的影响规律。结果表明：随着轴承转速增加,轴承搅拌力矩也相应增加,导致轴承内部温度升高;润滑油运动黏度增加,轴承内部流场搅拌力矩增加,导致轴承温度升高;轴承喷油速度增加,内部流场温度呈现先增加后降低趋势,因此存在一个最佳喷油速度使得轴承温升最低。     

径向游隙对角接触球轴承两相流热特性的影响

径向游隙直接影响角接触球轴承内部两相流的分布以及热特性。为探究不同径向游隙下角接触球轴承油气润滑两相流热特性变化规律,基于两相流理论以及轴承换热机制,建立数值分析模型模拟轴承腔内油气两相流流动特性,分析径向游隙和轴承运行工况对轴承腔内流场分布以及温升的影响,并通过轴承温升试验验证了仿真结果。结果表明：油气两相流中油相受离心力影响主要分布在轴承外圈,径向游隙增大使得油相体积分数减少;轴承温升随着径向游隙增大而减少,一定程度上增大径向游隙可以减少轴承生热量。研究结果为探究角接触球轴承油气润滑热特性以及改善轴承腔结构参数提供了参考。     

高热流密度功率器件热设计及实验研究

雷达系统中的DAM模块发热量大,热流密度高,其散热性能直接影响功率器件运行的可靠性。对从功率器件到散热器之间的传热路径以及散热器风道侧参数进行优化设计,确定在热源上焊接铜板以降低热流密度、选择导热性能优异的界面接触材料、冷板局部焊接铜板以减小平面方向温度梯度、增加散热器翅片高度和加密散热器翅片排布等优化设计方法改进常规风冷散热方案,并对优化后的风冷散热方案进行实验研究,实验结果与仿真结果相吻合,验证了风冷散热优化方案的可行性。     

小排量赛车冷却系统的优化计算及性能预测

通过发动机台架试验确定了仿真计算的边界条件数据;利用GT-SUITE系列软件建立了大学生方程式赛车冷却系统的计算模型,并首次建立赛车的赛道速度循环工况,通过仿真模拟发动机冷机起动暖机过程及循环工况中发动机温度变化,并对标实车试验进行验证;针对现有赛车冷却系统存在的暖机时间长、停机后发动机出现热浸现象、发动机工作温度过低等问题,从散热器、水泵、节温器三方面开展优化,并对其结果进行性能预测。结果表明,优化后的冷却系统可使发动机处于最佳工作温度附近,怠速暖机时间减少16%,停机后未出现热浸现象,耐久赛油耗降低1.7%。