多绳摩擦式提升机提升系统动态特性分析

针对矿用多绳摩擦式提升机在多绳缠绕时卷筒受力复杂、空载以及满载工况下动态特性复杂等问题，利用计算机数值模拟分析方法对矿用多绳摩擦式提升机提升系统受力变化进行研究，利用Simulation X对矿用多绳摩擦式提升机空载与满载工况下的动态特性进行研究，得出空载启动转速平稳、无超调，在满载启动时系统响应速度比较慢，需要经过6.5s后才能够恢复到稳定状态。结果表明：整个控制系统运行平稳、超调量小、速度波动小，能保证提升系统的平稳运行，分析结果可为后期多绳摩擦式提升系统的控制优化提供参考。     

超高速永磁电机转子机械强度的实验研究

在超高速永磁电机运行时，电机中的永磁体会因难以承受巨大的离心力而破损。为了解决这一问题，基于1台超高速永磁电机，对电机转子的机械强度进行了仿真分析和实验研究。首先，基于1台超高速永磁电机，对其进行了应力有限元仿真，分析了护套厚度、过盈量、温度、旋转速度对转子应力的影响程度及其灵敏性；然后，基于上述分析结果获得了高机械强度转子的设计方案，并对不同运行工况下的超高速电机转子的应力进行了校核；最后，加工出了1台额定功率为7 kW、额定转速为150 000 r/min的超高速永磁电机，并对其进行了机械强度运行实验和空载特性测试。实验测试结果表明：永磁体应力在不同工况下均表现为压应力，其最大值为109 MPa,安全系数大于6,尚有较高的裕量；而护套应力的最大值为967 MPa,安全系数大于2,说明与永磁体相比，护套更易达到极限机械强度；同时，样机测试的空载反电势为362 V,与计算值的吻合度在98%以上，且该转子在超速运行数小时后，未见任何损坏。研究结果表明：所设计的电机转子具有高可靠性，可以满足电机超高速运行的需要。     

永磁耦合器在露天煤矿破碎站上的应用

永磁耦合器传动是应用现代磁学的基本理论,利用永磁材料所产生的磁力作用来实现力或转矩无接触传递的一种新技术。相比于其他传动方式,永磁耦合器的性能优势非常明显,它具有启动平稳、缓冲冲击载荷的特性,特别是在大功率破碎机重载启动、过载保护等实际运行工况下,更能够体现和发挥出无与伦比的性能,可以保护设备,延长电机的使用寿命,有力推进企业安全管理和设备无障碍运行。现对其在露天煤矿破碎站上的应用情况加以分析。     

同心式永磁齿轮启动特性建模与分析

采用转子动力学原理对同心式永磁齿轮（CPMG）的启动特性进行数理建模,分析了CPMG传动比、启动位置及从动转子输出转速对启动特性的影响。基于瞬态有限元方法,建立了3种尺寸相同、传动比不同的CPMG有限元模型,分析了不同传动比下的启动特性,当传动比含有0.75时,启动特性最佳。基于动量矩定理,给出了从动转子启动位置对启动特性的影响关系,当输出转矩等于负载转矩时为最佳启动位置。通过计算作用在从动转子上转矩的交变周期,得出了从动转子输出转速与输出转矩交变周期之间的关系,当从动转子输出转速较大时,输出转矩的交变周期也较大,此时CPMG较易启动。     

永磁同步电机减振优化分析

永磁同步电机应用广泛，其振动噪声的研究备受关注。以一台7.5kW 8极48槽内置式永磁同步电机为研究对象，通过转子修型和定子斜槽方法进行振动噪声优化。对永磁同步电机的径向电磁力波阶次和噪声主要来源进行分析。通过转子修型和定子斜槽方法，抑制永磁同步电机的振动噪声，并通过有限元法对比分析优化前后永磁同步电机的各项电磁性能。对永磁同步电机定子进行锤击法模态测试，并进行样机空载振动噪声测试，对样机不同频段的振动特性进行分析。通过研究确认，转子修型和定子斜槽可以有效降低永磁同步电机的振动噪声。     

塔式摩擦提升机的动力学建模及其纵向振动分析

塔式摩擦提升机在朝着高速、重载和大运程方向发展时,存在着提升机的冲击和振动等问题,基于这些问题,建立了塔式摩擦提升机动力学模型,对提升系统的纵向振动进行了仿真分析和试验研究。首先,基于Hamilton原理建立了一种考虑尾绳的摩擦提升系统纵向振动数学模型,通过Galerkin加权余量法离散了偏微分方程组;其次,以某矿塔式摩擦提升机参数和运动曲线作为数学模型输入,仿真分析了系统运行过程中的纵向振动响应,并结合现场测试数据对理论模型的正确性进行了验证;最后,研究了不同提升载荷、高度和摩擦轮波动幅值对系统纵向振动的影响。研究结果表明:塔式摩擦提升系统在加速、减速和制动时刻,系统所受的冲击纵向振动会明显加剧,提升绳和尾绳也具有相似的振动特性;此外,提升载荷、高度以及增加摩擦轮波动幅值均会加剧系统运行过程中的纵向振动;该研究结果可为塔式摩擦提升机纵向振动特性的进一步分析提供支持。     

运行工况下风电传动系统机电耦合建模及其动态特性分析

为研究风电传动系统在变速变载运行工况下的机电耦合动态特性,构建的包括齿轮系统动力学模型、永磁同步发电机有限元模型以及风机运行控制模型的风电传动系统机电耦合模型,计入了齿轮时变啮合刚度以及发电机齿槽效应、磁饱和等非线性因素.仿真分析了风电传动系统在启动、发电运行工况下的动态响应和机电耦合动态特性.研究结果表明:启动工况下...     

采煤机截割部的动态特性实验

为了研究采煤机截割部工作状态下动态特性,采用1:1模拟煤矿井下综采成套装备试验平台,以MG500/1180-WD采煤机为研究对象,通过无线数据传输系统,分别对采煤机在空载行走、斜切进刀、重载截煤三种不同工况下截割部的动态特性进行了测试与研究。研究结果表明:不同工况下采煤机滚筒和摇臂在行走方向上受到的载荷冲击最大,并且在重载截煤工况下受到的载荷冲击最大,分别为1.891 m/s~2、1.709 m/s~2;在斜切进刀过程中,采煤机滚筒和摇臂在轴向和纵向受到的载荷冲击变化最大,增大幅度分别为697.45%、709.36%。     

采煤机牵引部动态特性实验分析

为了研究采煤机牵引部工作状态下动态特性,采用1:1模拟煤矿井下综采成套装备试验平台,以MG500/1180-WD采煤机为研究对象,通过无线数据传输系统,分别对采煤机在空载行走、斜切进刀、重载截煤三种不同工况下牵引部的动态特性进行了测试与研究。研究结果表明:不同工况下采煤机左、右导向滑靴在行走方向上受到的载荷冲击最大,并且在重载截煤工况下受到的载荷冲击最大,分别为2.853 m/s~2、1.649 m/s~2;在斜切进刀过程中,左、右导向滑靴在纵向上受到的载荷冲击变化最大,增大幅度分别为884.30%、580.87%。     

全永磁驱动带式输送机控制策略及动力学行为

针对传统异步电机驱动和液压绞车张紧带式输送机存在的传动效率低、运行维护困难、张紧响应慢等问题,设计了一种集永磁电机直驱与永磁张紧于一体的全永磁驱动带式输送机,制定了全永磁驱动系统矢量控制策略与机-电耦合动力学模型;利用Matlab/Simulink建模仿真与煤矿井下现场试验相结合的方法,研究了全永磁驱动带式输送机在空载启动、满载启动、变载运行等工况下的矢量控制策略与机-电耦合动力学行为。结果表明：全永磁驱动带式输送机在多种工况下均能实现转矩与转速的快速响应和动态调节,具有良好的动态特性;多台电机间可维持功率平衡与同步传动,具有较强的抗干扰能力;永磁张紧装置可以实现张紧力动态调节,有利于提高带式输送机驱动效率、张紧响应速度以及整机协调可控性;全永磁驱动系统可实现对带式输送机的智能驱动与动态张紧,在机-电耦合动力学行为仿真试验与现场试验中得到的电机动态特性规律基本一致,表明其可满足煤矿井下带式输送机实际工况需求,具有较高的推广应用价值。     

摩擦式提升机钢丝绳鲁棒纵向振动抑制

矿井提升机在高速重载的运行工况下,由于钢丝绳自身误差以及外界干扰会产生钢丝绳的振动,很大程度上影响钢丝绳的使用寿命和乘坐人员的舒适性。针对此问题,以摩擦式提升机为研究对象,应用Hamilton原理建立系统的动力学模型,采用自适应鲁棒理论设计了提升钢丝绳纵向振动抑制边界控制策略,并以Lyapunov理论证明了所设计控制器的稳定性。仿真结果表明,所设计的自适应鲁棒控制器能有效地补偿钢丝绳弹性形变引起的振动位移偏移,同时获得了比传统比例-积分-微分（proportion integration differentiation,简称PID）算法更快速的振动抑制收敛速度。     

永磁同步电机无位置传感器带速启动研究

针对无位置传感器永磁同步电机在带速状态下无法可靠启动的问题,通过向逆变器施加两个短时零电压矢量的方式,使电机定子三相绕组短路,根据短路电流相量在αβ坐标系下的角度变化,辨识出电机转向和转速,通过对短路电流在dq坐标系下暂态过程的解析分析,估算出电机转子位置,给出了暂态过程中短路电流幅值大小与初始转速和短路时间之间的关系,提出了具体的带速启动实现方案。在TI公司的TMS320F28027作为主控芯片的驱动系统以及带风机负载的550 W永磁同步电机组成的实验平台上对带速启动方案进行了评价,进行永磁同步电机在不同转速和短路时间情况下的带速启动实验。研究结果表明:设计的带速启动方案能够准确的根据短路电流判断出电机启动瞬间的转向、转速和转子位置,从而保证了永磁同步电机在带速状态下的可靠启动。     

基于高通滤波器的矿井提升机滤波设计

提升机特点为大功率、频繁启动、周期性冲击载荷,虽采用交一直一交变频装置后有效减少了网侧谐波电流。但在提升机重载时,网侧高次谐波污染和对电网无功冲击,造成提升机过电流、欠电压等急停故障的发生,影响煤矿安全生产。因此对提升机进行滤波,提高矿井提升机和电网安全运行的可靠性意义重大。     

自启动式高速永磁磁滞电机转子强度分析

为解决自启动式高速永磁磁滞电机转子因磁滞力矩不足出现的转子打滑问题，提出两种新的“磁滞柱+永磁环”转子结构。为保证两种结构在高速运转的工况下能够安全运行，须对转子进行强度校核。基于厚壁圆筒理论分别对两种新型结构转子推导了各部分的位移场和应力场，采用有限元方法验证了解析计算的准确性，并对两种结构各部分的应力及位移进行对比分析。在额定功率为10 kW、额定转速为120×10³ r/min的工况下，两类转子在切向和轴向的应力差值较大，主要发生在磁滞柱材料部分，3层转子受拉，4层转子受压，两类转子各部分的位移变化均在合理范围之内。4层转子结构在启动过程中，敏感配合处应力满足强度使用条件，因此，碳纤维保护套对磁滞柱部分可以起到一定的保护作用，改变了3层结构中原有的磁滞柱与永磁环的应力状态，证明了该结构的可行性及有效性，为自启动转子的设计与优化提供了合理的理论依据。     

高速永磁电机转子静力学与模态分析研究

高速永磁电机运行时转子产生较大离心力,为了避免电机转子失效,在设计阶段对电机转子静力学与模态分析至关重要。以转速高达90000 r/min永磁发电机为研究对象,通过三维软件UG建立该高速电机转子模型,在ANSYS软件中对转子进行静力学分析,得出电机转子在高速工况下变形和应力分布规律;通过模态分析,得到了电机转子结构固有频率和振型云图,最后进行了样机制作并配套永磁发电机。相关研究工作为高速永磁发电机设计提供了一定参考价值。     

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%,...     

高速离心泵叶轮动态特性分析

为了研究离心泵叶轮在启动过程以及流体作用力下的动态特性,采用单向流固耦合的方法获取离心泵启动过程中叶轮的动态特性,分析了不同工况下稳态径向力的分布规律以及非定常流动下叶轮所受瞬态径向力的变化规律,并通过谐响应分析获取叶轮在瞬态径向力下所产生的结构振动特性。研究发现：叶轮在启动阶段所受径向力先急剧增大而后减小,最后稳定到30 N处波动,其振动幅值先急剧增大后减小到0.01 mm处后稳定波动;非定常流动作用下叶轮所受瞬态径向力出现周期性变化,在频率为101.67,610 Hz处,叶轮振动幅值明显增大,表明在这2个频率处叶轮易出现振动失稳。     

基于整机瞬态热应力场重型燃气轮机转子的寿命评估

针对某F级重型燃气轮机,根据机组的实际运行监测数据,提取得到该机组在冷态启动、热态启动两种工况下各测点温度随时间的变化曲线,分析得到转子各处的换热边界条件,采用有限元方法计算该燃气轮机转子在不同启动工况下的整机瞬态温度场及应力场,并基于该瞬态热应力分析结果对转子的低周疲劳寿命损耗进行评估。计算结果表明：最大热弹性应力值一般都出现在透平第一级轮盘的出气侧底部圆角处及压气机后三级轮盘的中间部位的圆角区域;气流参数变化的快慢对转子应力分布影响极大;冷态启动一次的寿命损耗最高达0.02%,大于热态启动的对应值。研究结果为轮盘结构设计与机组运行规程的优化提供了重要参考。     

石油抽油机用外转子永磁电机设计与有限元分析

结合石油抽油机的工况,设计了一种外转子永磁同步电机,该电机具有低转速、大转矩、直驱式的特点,解决了传统石油抽油机效率低的问题。运用ANSYS Maxwell软件建立了分析模型,对电机空载特性进行了仿真计算,分析气隙磁密波形对电机性能的影响,并对电机设计进行了优化。     

采煤机液压拉杠力学特性实验

针对在采煤机工作过程中,液压拉杠时常断裂的问题,采用1∶1模拟煤矿井下综采成套装备实验平台。以MG500/1180-WD采煤机为研究对象,通过无线数据传输系统,分别对采煤机空载、重载4种不同工况下液压拉杠的力学特性进行了测试与研究。研究结果表明：不同工况下液压拉杠的载荷均未达到实验前的预紧力;采煤机起车时,位于机身上方两个液压拉杠的载荷趋势较大;在采煤机重载截煤工况下,位于采煤侧上方的液压拉杠处于压缩状态,并且载荷最大。