亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承性能試驗(yàn)中磁懸浮電動(dòng)機(jī)失穩(wěn)現(xiàn)象分析

        2022-06-08 07:34:30岳曉晶劉廷武李錕
        軸承 2022年3期
        關(guān)鍵詞:系統(tǒng)

        岳曉晶,劉廷武,李錕

        (中國(guó)航發(fā)四川燃?xì)鉁u輪研究院,四川 綿陽(yáng) 621000)

        作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件,軸承性能的好壞直接影響航空發(fā)動(dòng)機(jī)的使用可靠性,而隨著航空技術(shù)的不斷發(fā)展,對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)主軸軸承的壽命、可靠性和技術(shù)性能要求越來(lái)越高,工作條件愈加苛刻[1],因此,航空發(fā)動(dòng)機(jī)主軸軸承在裝機(jī)前必須進(jìn)行嚴(yán)格的試驗(yàn)檢驗(yàn)。目前,軸承試驗(yàn)機(jī)多采用高速電主軸或電動(dòng)機(jī)和齒輪增速器作為驅(qū)動(dòng),用于模擬軸承在轉(zhuǎn)速、載荷、潤(rùn)滑、環(huán)境溫度和裝配條件等不同工況下的工作狀態(tài)。轉(zhuǎn)速、載荷及升降速率需根據(jù)試驗(yàn)需求實(shí)時(shí)變化,復(fù)雜工況導(dǎo)致試驗(yàn)時(shí)頻繁出現(xiàn)的電動(dòng)機(jī)過(guò)流停車(chē),升降速率不達(dá)標(biāo)等問(wèn)題,對(duì)設(shè)備動(dòng)力系統(tǒng)提出了更高要求。

        近年來(lái),隨著磁懸浮技術(shù)的進(jìn)步,以磁懸浮軸承代替?zhèn)鹘y(tǒng)電動(dòng)機(jī)中的滾動(dòng)軸承或氣浮軸承的磁懸浮電動(dòng)機(jī)得到青睞。磁懸浮軸承具有無(wú)機(jī)械磨損、無(wú)需潤(rùn)滑、電磁力可控、加速特性優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)[2-3],可以降低因滑動(dòng)摩擦造成的功率損失。相對(duì)于電主軸或電動(dòng)機(jī)和齒輪增速器等動(dòng)力裝置,磁懸浮電動(dòng)機(jī)由于無(wú)需單獨(dú)的潤(rùn)滑裝置,運(yùn)行效率高且維護(hù)方便(得益于軸承模塊化設(shè)計(jì)),已廣泛應(yīng)用于空氣壓縮機(jī)、離心式鼓風(fēng)機(jī)和真空泵等領(lǐng)域中。

        某大尺寸軸承試驗(yàn)機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)采用磁懸浮電動(dòng)機(jī)取代傳統(tǒng)電主軸作為設(shè)備主要?jiǎng)恿?,針?duì)其在軸承試驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象的問(wèn)題,從磁懸浮電動(dòng)機(jī)運(yùn)行特點(diǎn)開(kāi)展研究,結(jié)合軸承試驗(yàn)運(yùn)行工況進(jìn)行失穩(wěn)分析并提出改善措施。

        1 軸承試驗(yàn)背景

        某型號(hào)航空發(fā)動(dòng)機(jī)3#支點(diǎn)軸承耐久性試驗(yàn)計(jì)劃在大尺寸軸承試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行,如圖1所示,該試驗(yàn)機(jī)采用磁懸浮電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng),左支承軸承為三點(diǎn)角接觸球軸承(61822MS1),右支承軸承為圓柱滾子軸承(1002926N),可開(kāi)展內(nèi)徑60~160 mm角接觸球軸承、深溝球軸承和圓柱滾子軸承的高dn值試驗(yàn)(含打滑試驗(yàn))、耐久性試驗(yàn)、斷油試驗(yàn)以及壽命考核試驗(yàn)。

        圖1 試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Structure diagram of tester

        軸承試驗(yàn)機(jī)及其磁懸浮電動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。為保證航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承在安裝工藝等因素的影響下仍能達(dá)到預(yù)期運(yùn)行效果,每套軸承在正式試驗(yàn)前需進(jìn)行在臺(tái)磨合試驗(yàn),磨合試驗(yàn)后對(duì)潤(rùn)滑油采樣檢測(cè),合格后方可進(jìn)行正式試驗(yàn)。磨合試驗(yàn)工況見(jiàn)表2。

        表1 軸承試驗(yàn)機(jī)及其磁懸浮電動(dòng)機(jī)的技術(shù)指標(biāo)

        表2 磨合試驗(yàn)工況Tab.2 Running-in test conditions

        磨合試驗(yàn)時(shí),先對(duì)試驗(yàn)軸承施加5 000 N的徑向載荷和4 800 N的軸向載荷,待載荷穩(wěn)定后啟動(dòng)電動(dòng)機(jī),目標(biāo)轉(zhuǎn)速設(shè)置為9 900 r/min,隨著磁懸浮電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的升高,其軸心位移逐漸增大,當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到5 100 r/min附近時(shí)軸心位移(圖2)超出報(bào)警閾值,磁懸浮電動(dòng)機(jī)失穩(wěn)停車(chē),多次嘗試均發(fā)生此現(xiàn)象,導(dǎo)致磨合試驗(yàn)無(wú)法正常開(kāi)展。

        圖2 電動(dòng)機(jī)失穩(wěn)瞬間軸心位移圖Fig.2 Axis displacement diagram at the momentof motor instability

        2 磁懸浮電動(dòng)機(jī)失穩(wěn)分析

        磁懸浮軸承的間隙遠(yuǎn)大于滾動(dòng)軸承游隙,同時(shí)自身集成位移監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng),具備實(shí)時(shí)主動(dòng)控制能力。當(dāng)磁懸浮電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中所受激勵(lì)頻率與自身某階固有頻率接近時(shí),系統(tǒng)振幅顯著增大,出現(xiàn)共振現(xiàn)象,破壞轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的平衡,導(dǎo)致運(yùn)行環(huán)境變差,可能引起失穩(wěn)。如果失穩(wěn)轉(zhuǎn)速在轉(zhuǎn)子系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)速范圍內(nèi),而轉(zhuǎn)子系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)速受控制參數(shù)變化的影響很小,只能改變轉(zhuǎn)子本身的尺寸[4]。在無(wú)法改變電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的情況下,只能通過(guò)降低轉(zhuǎn)子系統(tǒng)不平衡離心力和不對(duì)中產(chǎn)生的激振力,試驗(yàn)轉(zhuǎn)子在試驗(yàn)前均在平衡機(jī)進(jìn)行了動(dòng)平衡,其不平衡量小于5 g·mm,因此主要考慮不對(duì)中對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)安全和穩(wěn)定的影響。

        2.1 轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)分析

        磁懸浮電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子是典型的高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械,高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡產(chǎn)生的離心力會(huì)使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)精度、剛度性能等受到嚴(yán)重威脅。隨著轉(zhuǎn)速的提高,質(zhì)量不平衡引起的激振力會(huì)在臨界轉(zhuǎn)速時(shí)達(dá)到最大振幅[4]。通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析,可以得到轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速。

        磁懸浮軸承的特性與電動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)子系統(tǒng)密切相關(guān),轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、偏心、陀螺力矩、外部激勵(lì)等工況參數(shù)不斷改變,僅在單個(gè)電磁軸承上難以模擬出這些變量,因此采用Comsol仿真軟件建立磁懸浮電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子模型,利用Comsol的多物理場(chǎng)分析能力求得磁懸浮軸承與轉(zhuǎn)子的耦合特性。該試驗(yàn)機(jī)采用了C型八磁極的徑向磁懸浮軸承,其主要參數(shù)見(jiàn)表3,磁懸浮電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)模型如圖3所示。

        表3 磁懸浮軸承的主要參數(shù)Tab.3 Main parameters of magnetic bearing

        圖3 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)有限元模型Fig.3 Finite element model of motor rotor system

        通過(guò)設(shè)定不同直徑的等截面梁?jiǎn)卧x散轉(zhuǎn)子中的2處錐形梁,得到轉(zhuǎn)子有限元梁模型,其中節(jié)點(diǎn)56個(gè),Timoshenko梁?jiǎn)卧?5個(gè)??紤]耦合計(jì)算需在每一時(shí)間步計(jì)算電磁場(chǎng)、變形場(chǎng)等多個(gè)變量,因此控制徑向磁軸承有限元模型的網(wǎng)格數(shù),生成網(wǎng)格如圖4所示。

        圖4 徑向磁軸承的網(wǎng)格劃分Fig.4 Grid of radial magnetic bearing

        模型建立完成后,可以通過(guò)升速響應(yīng)分析運(yùn)行過(guò)程中轉(zhuǎn)子系統(tǒng)何時(shí)跨越臨界轉(zhuǎn)速。由于該磁懸浮軸承的支承剛度相對(duì)于轉(zhuǎn)子剛度弱很多,轉(zhuǎn)子會(huì)有明顯的剛性臨界轉(zhuǎn)速,磁懸浮軸承處轉(zhuǎn)子升速振動(dòng)特性曲線如圖5所示。

        圖5 磁軸承處轉(zhuǎn)子升速振動(dòng)特性曲線Fig.5 Rotor speed-up vibration characteristic curveat magnetic bearing

        由圖5可知電動(dòng)機(jī)在5 000 r/min附近出現(xiàn)一階臨界轉(zhuǎn)速,結(jié)合圖2分析可知:電動(dòng)機(jī)失穩(wěn)發(fā)生在一階臨界轉(zhuǎn)速附近,轉(zhuǎn)子位移迅速增大,超出了磁懸浮軸承的最大允許間隙,從而導(dǎo)致失穩(wěn)現(xiàn)象。在無(wú)法改變轉(zhuǎn)子系統(tǒng)一階臨界轉(zhuǎn)速的情況下,可通過(guò)改善轉(zhuǎn)子系統(tǒng)不對(duì)中狀態(tài)對(duì)電動(dòng)機(jī)的影響,確保電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子在可接受的激振力水平下跨過(guò)一階臨界轉(zhuǎn)速,達(dá)到要求的試驗(yàn)工況。

        2.2 不對(duì)中分析

        不對(duì)中是旋轉(zhuǎn)機(jī)械中最常見(jiàn)的故障之一,常引起轉(zhuǎn)子振動(dòng)加劇、軸承磨損、轉(zhuǎn)靜子碰摩等故障[5]。不對(duì)中分為轉(zhuǎn)子不對(duì)中和支承不對(duì)中兩類(lèi):轉(zhuǎn)子不對(duì)中涉及到要求同軸的多轉(zhuǎn)子,主要由安裝裝配或者使用過(guò)程中的相鄰轉(zhuǎn)子不同軸造成;支承不對(duì)中是指轉(zhuǎn)子的運(yùn)轉(zhuǎn)軸心與支承中心線有偏離,不能重合,主要由軸承系統(tǒng)偏置造成。

        2.2.1 轉(zhuǎn)子不對(duì)中

        該軸承試驗(yàn)機(jī)采用懸臂梁支承方式,試驗(yàn)軸承安裝在懸臂端,直接承受加載系統(tǒng)施加的徑向載荷和軸向載荷。為保證電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子與試驗(yàn)轉(zhuǎn)子試驗(yàn)時(shí)的同軸度,試驗(yàn)前對(duì)磁懸浮電動(dòng)機(jī)和試驗(yàn)轉(zhuǎn)子進(jìn)行了安裝對(duì)中。首先,將磁懸浮軸承控制器通電,使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子保持穩(wěn)定懸浮狀態(tài),在該狀態(tài)下按照電主軸對(duì)中方式對(duì)電動(dòng)機(jī)和試驗(yàn)轉(zhuǎn)子進(jìn)行對(duì)中,如圖6a所示。當(dāng)向試驗(yàn)軸承施加徑向載荷后,該軸承下沉,試驗(yàn)轉(zhuǎn)子將以右支承軸承為支點(diǎn),轉(zhuǎn)子左端上浮,上浮量為左支承軸承徑向游隙,約0.06 mm,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子與試驗(yàn)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線形成明顯不對(duì)中狀態(tài),如圖6b所示。

        圖6 加載前、后電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子與試驗(yàn)轉(zhuǎn)子的對(duì)中情況Fig.6 Alignment of motor rotor and test rotor before and after loading

        為保證電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子與試驗(yàn)轉(zhuǎn)子有相同的回轉(zhuǎn)軸心且軸線一致,在磁懸浮電動(dòng)機(jī)處于懸浮狀態(tài)的同時(shí),也應(yīng)對(duì)試驗(yàn)轉(zhuǎn)子施加一定載荷使其處于加載狀態(tài),保證試驗(yàn)轉(zhuǎn)子狀態(tài)與試驗(yàn)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)一致。在該狀態(tài)下,通過(guò)調(diào)整電動(dòng)機(jī)底座高度保證電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子傾斜方向與試驗(yàn)轉(zhuǎn)子一致,調(diào)整后整個(gè)軸系狀態(tài)如圖7所示。

        圖7 轉(zhuǎn)子軸系理想對(duì)中狀態(tài)Fig.7 Ideal alignment state of rotor shafting

        2.2.2 支承不對(duì)中

        軸承試驗(yàn)機(jī)是典型的轉(zhuǎn)子-滾動(dòng)軸承系統(tǒng),除了轉(zhuǎn)子不對(duì)中外,支承不對(duì)中也是造成轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動(dòng)的重要因素,滾動(dòng)軸承非線性力是使轉(zhuǎn)子-滾動(dòng)軸承系統(tǒng)產(chǎn)生非線性振動(dòng)現(xiàn)象的主要根源[6]。試驗(yàn)軸承為某型角接觸球軸承,主要用于支承發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子,承擔(dān)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的軸向載荷和徑向載荷,其中軸向載荷最大可至40 kN,軸向游隙為0.400~0.640 mm,接觸角為34°±3°。軸向載荷直接決定著試驗(yàn)軸承的游隙變化,施加不均衡會(huì)導(dǎo)致軸承支承偏置。該試驗(yàn)機(jī)采用液壓加載方式,通過(guò)膜片作用多加載桿對(duì)懸臂端試驗(yàn)軸承施加軸向載荷,如圖8所示,由于加載過(guò)程中接觸摩擦和配合等因素的影響,各加載桿施加的力不均衡,使軸承產(chǎn)生一定的偏置,影響轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)并導(dǎo)致轉(zhuǎn)子支承不對(duì)中。

        圖8 多桿加載方式Fig.8 Multi-rod loading mode

        為消除軸向載荷施加不均衡引起的支承不對(duì)中,采用如圖9所示的單桿加載方式,單桿直接作用在加載盤(pán)中心位置對(duì)軸承施加軸向載荷,并在加載桿與加載缸之間增加一個(gè)力傳感器,實(shí)時(shí)測(cè)量加載力以便進(jìn)行閉環(huán)控制。這種加載方式消除了多桿同時(shí)作用導(dǎo)致的加載不平衡問(wèn)題,降低了軸向加載引起的軸承偏置,有利于改善轉(zhuǎn)子運(yùn)行狀態(tài)。

        圖9 單桿加載方式Fig.9 Single rod loading mode

        3 試驗(yàn)驗(yàn)證

        按照?qǐng)D7和圖9所示,再次對(duì)試驗(yàn)軸承進(jìn)行磨合試驗(yàn),試驗(yàn)過(guò)程中軸心位移和轉(zhuǎn)速隨時(shí)間的變化曲線如圖10所示:開(kāi)始試驗(yàn)后,軸心軌跡x和y均隨著轉(zhuǎn)速的升高而增大,在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)13 s時(shí)達(dá)到最大值(y方向約85 μm)但并未觸發(fā)報(bào)警閾值;隨著轉(zhuǎn)速繼續(xù)增加,軸心軌跡迅速減小至10 μm以下;電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的一階臨界轉(zhuǎn)速范圍與計(jì)算結(jié)果較為一致,跨過(guò)一階臨界轉(zhuǎn)速后,轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的軸心軌跡穩(wěn)定,可以進(jìn)行軸承性能試驗(yàn)。

        圖10 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)軸心位移和轉(zhuǎn)速隨時(shí)間的變化Fig.10 Variation of axial displacement and speedwith time of rotor system

        該試驗(yàn)軸承的某次壽命試驗(yàn)過(guò)程中,電動(dòng)機(jī)軸心軌跡隨轉(zhuǎn)速和載荷的變化如圖11所示:隨著轉(zhuǎn)速譜和載荷譜的變化,電動(dòng)機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定,軸心軌跡良好。

        圖11 壽命試驗(yàn)電動(dòng)機(jī)軸心軌跡-轉(zhuǎn)速/載荷曲線

        4 結(jié)束語(yǔ)

        對(duì)磁懸浮電動(dòng)機(jī)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承性能試驗(yàn)中的失穩(wěn)現(xiàn)象進(jìn)行分析,針對(duì)轉(zhuǎn)子和支承不對(duì)中問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn),改善了軸向加載方式,通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了改進(jìn)方案的有效性。目前,該磁懸浮電動(dòng)機(jī)已在大尺寸軸承試驗(yàn)機(jī)中運(yùn)行將近2 000 h,承擔(dān)了數(shù)個(gè)型號(hào)支點(diǎn)主軸軸承的性能試驗(yàn)、耐久性試驗(yàn),在轉(zhuǎn)速精度控制、電動(dòng)機(jī)加減速特性等方面均滿足試驗(yàn)要求。

        猜你喜歡
        系統(tǒng)
        Smartflower POP 一體式光伏系統(tǒng)
        WJ-700無(wú)人機(jī)系統(tǒng)
        ZC系列無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)
        基于PowerPC+FPGA顯示系統(tǒng)
        基于UG的發(fā)射箱自動(dòng)化虛擬裝配系統(tǒng)開(kāi)發(fā)
        半沸制皂系統(tǒng)(下)
        FAO系統(tǒng)特有功能分析及互聯(lián)互通探討
        連通與提升系統(tǒng)的最后一塊拼圖 Audiolab 傲立 M-DAC mini
        一德系統(tǒng) 德行天下
        PLC在多段調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用
        人人妻人人狠人人爽天天综合网 | 亚洲国产精品ⅴa在线观看| 亚洲av国产av综合av| 亚洲中文字幕精品久久久久久直播 | 久久精品国产亚洲av不卡国产 | 精产国品一二三产区m553麻豆| 一本大道久久精品 东京热| 一区两区三区视频在线观看| 国产亚洲精品国产精品| 欧美精品v国产精品v日韩精品| 中文字幕免费观看视频| 日本二区三区视频免费观看| 亚洲国产性夜夜综合另类| 特级a欧美做爰片第一次| 久热这里只有精品99国产| 女同av免费在线播放| 国产一区二区三区在线观看完整版| 成人午夜性a级毛片免费| 久久99精品免费一区二区| 午夜一区二区在线视频| 麻豆资源在线观看视频| 国产97在线 | 中文| 久久国产综合精品欧美| 亚洲精品一区二区三区麻豆| 亚洲国产精品综合久久网络| 国产高清乱理伦片| 亚洲熟妇中文字幕日产无码| 国产午夜免费一区二区三区视频| 国产产区一二三产区区别在线| 精品久久综合亚洲伊人| 精品中文字幕手机在线| 97人妻精品一区二区三区男同| 国产乱人视频在线播放| 亚洲免费视频网站在线| 日本妇女高清一区二区三区 | 亚洲а∨天堂久久精品2021| 亚洲av高清在线观看三区| 美女视频黄a视频全免费网站色| 久久国产色av免费观看| 日韩另类在线| 亚洲综合偷拍一区二区|