超声波悬浮能力及其试验研究

研究超声波近场悬浮能力构造超声波轴承,通过近场悬浮特性和压电振子振动模态分析,利用自行设计的悬浮能力试验装置测试得出超声振动对物体具有悬浮能力。这种悬浮能力随振幅增大而增强,由于悬浮间隙的存在,能主动形成动压润滑气膜,减小了物体间的摩擦磨损。     

基于轴向支撑超声波悬浮高速电机的研究

设计了一种轴向支承电机转子的超声波悬浮支撑结构。采用圆锥型轴承超声悬浮支撑结构,并对承载能力进行了分析和测试,获得了悬浮力与悬浮间隙间的关系,在振动过程中形成稳定的承载气膜;从理论上分析了在超声悬浮支承条件下,悬浮间隙变化对于电机转子临界转速与振动模态的影响情况,对转子最高转速与悬浮间隙的关系进行了实验研究。结果表明,通过减小悬浮间隙,能增强间隙气膜的刚度支承效果,并提高转子的最高转速。     

无源电悬浮原理及其实验研究

人们在研究微电机的过程中发现：转子与基底和轴承的摩擦已构成严重影响其运转动态性能的瓶颈障碍，它的转速和寿命远未达到理论值，用电悬浮轴承替代机械轴承不适为一种可选方案，本文对无源电悬浮的稳定平衡条件进行了论证，并作了悬浮过程的动力学模拟，选择直径为３ｍｍ，厚为０．２ｍｍ的玻璃片做悬浮的宏观模拟实验，在仔细调谐电路之后，悬浮物获得六个自由度（ｘ，ｙ，ｚ，θ，ψ）上的鲁棒稳定，进而论证了电悬浮在微机械中应用的可行性。     

凸极转子无轴承同步磁阻电机悬浮机理和发展趋势

介绍凸极转子无轴承同步磁阻电机的结构优点和应用领域，简述无轴承同步磁阻电机的转子悬浮原理，分析研究无轴承同步磁阻电机中的麦克斯韦力和洛伦兹力，最后总结无轴承同步磁阻电机关键技术的发展趋势。．     

基于虚拟滚动体超声波摩擦改性技术的研究

基于所提出的虚拟滚动体的思想，阐述了超声波减摩的实质。设计了一种新型超声马达，借助ANSYS有限元分析软件对其进行了振型分析，并对本样机进行了试验，利用MATLAB进行了运动仿真。说明在两运动体的一方加入超声波，形成的虚拟滚动体可以使其摩擦降低。     

新型单绕组无轴承异步电机控制系统

研究了一种新型结构的单绕组无轴承异步电机,与传统的双绕组无轴承异步电机相比,采用一套绕组即可实现电机转子的悬浮和旋转。在分析单绕组无轴承异步电机新型结构和工作原理的基础上,推导出电机径向悬浮力和转矩部分的数学模型。针对单绕组无轴承异步电机的定子电流连接的复杂性,采用电流叠加控制方法,并设计基于气隙磁场定向控制的控制系统。在MATLAB/Simulink中建立控制系统的仿真模型进行仿真验证,并制作实验样机进行悬浮特性试验。结果表明,该方法控制的样机转速响应好、悬浮特性优良,从而验证了所提方法的正确性与有效性。     

关于讲解"无轴承电机径向悬浮力"

本文在回顾电机中的洛伦兹力和麦克斯韦力基础上,通过介绍无轴承电机基本结构,径向悬浮力产生机理和悬浮力系统的运动方程等来讲解无轴承电机的径向悬浮力,并且介绍了教学过程中的实践经验。通过采用本文的讲解方法,学生易于理解和掌握无轴承电机的结构和径向悬浮力产生原理。     

基于有限元分析的直流电机控制策略

无轴承无刷直流电机集成了直流和交流电机的优点,具有重要的实际应用价值,针对传统悬浮力控制方法存在工作复杂、逆变器通断频繁等缺陷,为了提高磁悬浮力的控制效果,提出了基于有限元分析的无轴承无刷直流电机悬浮力控制策略。首先对无轴承无刷直流电机的结构以及悬浮力产生的原理进行了分析,然后采用有限元分析法对电机转矩和悬浮力进行计算,从而实现无轴承无刷直流电机控制,最后采用Matlab/Simulink工具对其性能进行测试与验证。结果表明,本文策略可以提高转子悬浮的稳定性,能够保证无轴承无刷直流电机的正常运行。     

一种具有容错功能的无轴承薄片电机的原理及其实现

本文研究了一种可以实现容错功能的无轴承薄片电机的工作原理和结构设计。详细推导了当无轴承薄片电机在采用单绕组结构并采用定子绕组电流功率最优约束下的径向悬浮力和转矩的数学模型,并由此推导出了电机在绕组完整和绕组故障时的不同定子电流模型,同时给出了相应的控制策略和样机系统设计。实验样机调试结果表明：采用单绕组结构的无轴承薄片电机成功实现了转子在径向、轴向和扭转方向上的5自由度全悬浮。     

一种新型超声轴承的设计及实验研究

提出了一种新型超声轴承,采用有限元法对压电换能器部分进行了模态分析和谐响应分析.通过压电换能器的模态实验,确定其工作频率.搭建实验平台,在超声轴承工作和未工作条件下进行对比实验.实验结果表明,该超声轴承在工作状态下实现了减摩效果,机械摩擦损耗减小为超声轴承未工作状态下的10%左右.     

直线式压电超声振动减摩试验机构的研究

分析了超声振动的减摩机理和振型、振幅等因素对减摩作用的影响,认为超声振动使用摩擦面间的实际接触面积显著减小是导致磨擦力显著下降的主要原因。设计制造的直线式超声振动减摩试验机构具有一定的减摩作用,当信号源驱动电压为１６０Ｖ时,超声振中使磨擦系数降低约６３％。     

滚珠丝杠副超声减摩振子优化设计与试验

该文提出了一种减小滚珠丝杠副摩擦力的超声振动减摩振子。将激振器与滚珠丝杠的螺母通过螺栓在法兰处相连,通过激发减摩振子的二阶扭转振动模态,实现对滚珠丝杠副的减摩。利用有限元分析软件对减摩振子进行模态分析并对激振器套筒长度、激振器法兰厚度及内孔直径进行正交试验,通过优选得到最佳组合并确定其主要结构尺寸,试制了样件。最后对减摩振子进行实验测试,验证了该减摩方法的可行性。     

轴承振动测量仪校准方法研究

轴承振动测量仪是用来测量轴承振动加速度的重要计量仪器,种类繁多,应用广泛,但缺乏有效的校准检定方法。文中结合作者多年来从事振动方向校准检定的实践经验和深入的理论分析,提出了两种切实可行的校准方法,对该类仪器的校准有积极的指导意义。     

AI-Enabled Metal-Polymer Plain Bearing Based on the Triboelectric Principle

With the rapid development of the Internet of Things and artificial intelligence (AI), the requirement for sensing technologies for smart bearings has increased dramatically. The general bearing sensors can only recognize the basic information from temperature or vibration, far from satisfying the self-diagnosis and self-maintenance. Recently, self-powered sensing technologies based on triboelectric nanogenerators have paved a new route for fabricating smart bearings. In this study, the triboelectric principle is applied to a commercial metal-polymer plain bearing (MPPB) bearing, which can achieve self-sensing, self-diagnosis, and self-maintenance. The geometrical structure of the triboelectric MPPB (T-MPPB) is designed to balance the output efficiency and external load, and the super durability and load capability are verified. Besides, the mechanism behind the output change trend under boundary and hydrostatic fluid lubrication is revealed for the first time. Furthermore, the deep learning algorithm can classify the lubrication states with highly accurate performance. The proposed T-MPPB has the potential to achieve self-maintenance with the lubricating pump according to the lubrication condition classified by the AI. This research not only establishes the feasibility of designing self-powered smart MPPB but also demonstrates a way for identifying lubrication states, thus achieving self-diagnosis and self-maintenance ability by self-powered sensors.     

基于MEMS加速度传感器的轴承故障检测

提出了一种通过利用低成本的MEMS加速度传感器进行振动分析,实现检测电动机深沟球轴承多重故障的简易方法。首先分析了轴承多故障特征频率,然后通过快速傅里叶变换算法对轴承出现故障的电动机振动频率进行了分析,从振动频谱中提取故障频率来诊断轴承多重故障的存在。同时,基频分量周围的边带频率分量表明由于故障轴承存在空气间隙。在空载、单相以及失衡电压条件下通过实验对提出的方法进行了研究,结果显示提取出的故障频率与理论值两者十分接近,表明提出的方法能够有效检测并识别出感应电动机的多故障特征。     

超声振动系统fs和Qm的实验测定及对比研究

以整个超声振动系统为研究对象,根据力电类比原理,利用计算机辅助测量导纳圆。基于导纳圆求得不同工况下振动系统的谐振频率fs和机械品质因数Qm。对比研究其变化规律并对其变化原因进行定性分析。研究表明,fs、Qm随工具杆工作深度的增加而普遍降低;负载温度越高,fs、Qm下降越明显;负载粘度增大,fs、Qm均有不同程度的降低;负载横截面积增大,fs略有提高,而对Qm的影响相对较小。在此基础上,同时考虑生产条件及加工要求,确定振动系统与超声波发生器的最佳电端匹配,对铝合金超声铸造具有一定的参考价值。     

石油钻井设备轴承振动信号采集系统设计

针对油田的特殊地理位置和油田钻井设备经常需要搬迁的特点,将短距离无线通信技术应用到振动信号采集系统中,避免了现场长距离布线、拆装和移动带来的不便。本系统采用内置电路加速度传感器和恒流适配器对16路滚动轴承振动信号进行检测。根据振动信号的特点,16路振动信号的采集采用无线选通切换单路总线方式有线传输,提高了采集系统的抗干扰能力。     

磁力轴承数据采集与处理系统的测试技术

在介绍数据采集与处理系统组成的基础上,提出了磁力轴承数据采集与处理系统的测试技术,主要探讨A/D转换与D/A转换部分的测试方法,给出了测试程序片断,并指明了控制器、功率放大器及线圈的测试技术.最后给出了磁力轴承工作时转子振动特性的实验测试结果,以此判断数据采集与处理系统是否出现异常.     

基于双定子直线超声电机的移动平台设计

设计了一个新型的直线超声电机移动平台,该平台利用超声电机的并联技术,采用对称的双定子推动直线导轨滑动。定子采用矩形板结构和一端铰支的夹持方式,其工作模态选用矩形结构的一阶弯曲振动模态和一阶纵向振动模态。分析表明,与其他振动模态相比,矩形板结构的一阶振动模态具有较高的输出效率;双定子对称结构能减小定子与直线导轨间预压力对移动平台的影响,利于直线导轨运行稳定性的提高;定子一端铰支的夹持方式能增加定子夹持的切向刚度,可提高平台输出力。该文最后通过实验测试了双定子平台的输出特性。实验结果表明,双定子平台的负载达到8.5kg,最大空载速度为305mm/s,与单定子平台相比,其负载增加了70%。     

超声轴承用压电换能器结构设计与有限元分析

提出了一种超声轴承用新型径向挤压式压电换能器,对换能器的机电特性进行了有限元分析。明确了有限元建模方法,从模态分析角度分析压电换能器的谐振频率和径向最大振幅,依据模态分析结果对压电换能器的幅频特性进行谐响应分析,采用正交试验法对换能器结构进行优化设计,制作最佳结构压电换能器样机,并进行工作频率测试。实验结果表明,换能器径向振动谐振频率的有限元计算值与实验结果具有良好的一致性,证明了有限元计算的正确性,为超声轴承用压电换能器的设计研究提供重要价值。