二自由度混合磁轴承设计与有限元分析

…．堕堕熏塑～２…０１０曼！塑……………………………………复臻戮…ｊ二自由度混合磁轴承设计与有限元分析

张涛１，邬清海１，倪伟１，莫丽红１，贾红云２

（１．淮阴工学院，江苏淮安２２３０００；２．东南大学，江苏南京２１００００）

摘要：在阐述二自由度混合磁轴承工作机理的基础上，推导了其数学模型，设计了实验样机，并采用三维有限元分析软件Ｍａｘｗｅｌｌ对之进行建模并仿真，分析了样机内部磁场关系，验证了二自由度混合磁轴承悬浮原理，计

算了径向力与位移以及径向力与控制绕组电流之间关系，得出磁轴承的最佳工作范围，并采用Ｍａｆｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ进

行仿真实验研究。研究结果表明：该设计的磁轴承能够稳定悬浮，并具有较好的控制性能。

关键词：磁轴承；有限元；Ｍａｘｗｅｌｌ；径向力

中图分类号：ＴＭ３４文献标识码：Ａ文章编号：１００４－７０１８（２０１０）１１—００３１—０４

ＤｅｓｉｇｎａｎｄＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＴｗｏＤｅｇｒｅｅＦｒｅｅｄｏｍＨｙｂｒｉｄＭａｇｎｅｔｉｃＢｅａｒｉｎｇｓ

ＺＨＡＮＧＴａ０１，１聊Ｑ垤一ｈａｉｌ，ＮｌＷｅｉｌ，ＭＯＬｉ—ｈｏｎ９１，ＪＩＡＨｏｎｇ—ｙｕｎ２

（１．ＨｕａｉｙｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｕａｉ＇ａｎ２２３０００，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｍａｇｎｅｔｉｃｂｅａｒｉｎｇｓｗａｓｄｅｄｕｃｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｔｈｅｍａｇｎｅｄｃｂｅａｒｉｎｇｗｉｔｈｔｗｏｄｅｇｒｅｅｆｒｅｅｄｏｍ．ＡｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｐｒｏｔｏｔｙｐｅｍａｇｎｅｔｉｃｂｅａｒｉｎｇＷａｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔ

ａｎａｌｙｓｉｓｓｏｆｔｗａｒｅＷａｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｔｈｅｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．ＩｎｔｅｒｎａｌｍａｇｎｅｔｉｃｒｅｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｒｏｔｏｔｙｐｅＷａＳａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ

ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｔｈｅｍａｇｎｅｔｉｃｂｅａｔｉｎｇｗｉｔｈｔｗｏｄｅｇｒｅｅｆｒｅｅｄｏｍＷａｓｖａｌｉｄａｔｅｄ．Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｒａｄｉａｌ

ｆｏｒｃｅ，ｔｈｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ，ｔｈｅｒａｄｉａｌｆｏｒｃｅａｎｄｔｈｅｗｉｎｄｉｎｇｃｕｒｒｅｎｔＷａｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄ．Ｏｐｔｉｍｕｍｗｏｒｋｉｎｇｒａｎｇｅｏｆｍａｇｎｅｔｉｃｂｅａｒ－

ｉｎｇｓＷａｓｃｏｎｃｌｕｄｅｄ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｍａｇｎｅｔｉｃｂｅａｒｉｎｇｓｄｅｓｉｇｎｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒｃａｎｂｅｓｕｓｐｅｎｄｅｄｓｔａｂｌｙａｎｄ

ｈａｓａｇｏｏｄｃｏｎｔｒｏｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍａｇｎｅｔｉｃｂｅａｒｉｎｇ；ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔ；Ｍａｘｗｅｌｌ；ｒａｄｉａｌｆｏｒｃｅ

Ｏ引言

磁轴承具有无磨损、无需润滑和密封、高速度、高精度、寿命长等优良品质，从根本上革新了传统的支承方式。针对主动磁轴承体积大、直流功放功率损耗高、气隙偏小及成本高等缺点，本文设计了结构新颖、紧凑，易于采用高性能数字信号处理器ＤＳＰ控制的三相逆变器来驱动的新型交流二自由度永磁偏置混合磁轴承［１刁】。

本文在分析其工作原理的基础上，基于磁路分析法推导出该磁轴承的数学模型；并设计了实验样机，运用Ｍａｘｗｅｌｌ３Ｄ有限元分析软件对交流二自由度混合磁轴承的磁路、转子受力特性进行仿真计算，验证了二自由度混合磁轴承悬浮原理，计算了径向力与位移以及径向力与控制绕组电流之间关系，得出磁轴承的最佳工作范围。并对控制系统进行仿真实验研究。研究结果证明了实验样机设计数据准确，能够实现转子稳定悬浮。

１交流二自由度混合磁轴承工作机理

交流磁轴承工作原理如图１所示，基于无轴承

收稿日期：２００９－０９—２７

基金项目：淮阴工学院青年科研基金资助（ＨＧＱ０６２９）

电机原理，使电机转矩绕组极对数ＰＭ＝０，径向力绕

组极对数Ｐ。＝ｌ，两者之间满足径向力产生条件ＰＭ＝

图１交流二自由度混合磁轴承工作原理

Ｐ。土１，这种结构的无轴承电机实际就变成了只产生

径向力的磁轴承。根据电机理论，三相对称绕组通

过三相交流电流后，可产生一个合成旋转磁动势。

当转子在平衡位置受到径向扰动力，即转子偏离几

何中心位置时，传感器检测出转子的偏移量并与Ｙ，

经过Ａ／Ｄ转换后，将采样信号传送给处理器，通过

处理器实现数字ＰＩＤ和２／３坐标变换，经过算法处

理后由三相逆变电路驱动磁轴承的控制电流，气隙

磁场是由径向力绕组电流产生的磁场和永磁体磁场

相互叠加而形成合成磁场，这个磁场对转子的磁吸

力与位置偏移的方向相反，使转子回到径向平衡位

置，从而实现转子悬浮。

滢

｛痉

｛鑫

霪

ｌ茑

｜趸

霪

万方数据

陶瓷轴承的优缺点

陶瓷轴承的优缺点 陶瓷轴承是一个总称呼，大分两种，全陶瓷轴承和半陶瓷轴承（混合陶瓷轴承），若是在不考虑其它（如转速、寿命、使用环境等）前提条件下，单独就陶瓷轴承的负荷（载荷、承重）来说：同一型号的轴承，轴承钢6204ZZ，基本额定动载荷13.5kN，混合陶瓷轴承 6204ZZC：基本额定动载荷大概在27kN左右，若是全氧化锆陶瓷轴承6204CE,基本额定动载荷大概在2kN左右，单独的陶瓷轴承负荷（载荷、承重）来说是比不上同型号规格的轴承钢轴承或是混合陶瓷轴承。 但若是综合使用环境来说，陶瓷轴承有以下几点明显优势： 陶瓷轴承的优缺点： 陶瓷轴承原子结构，非金属固有的共价键。这意味着它们共享电子，此原子有强烈的吸附力，由于这个原因，陶瓷轴承提供一些好的性能比金属轴承。它们通常有很高的硬度，有弹性，轻巧。这意味着在形状改变时，负荷与提高耐磨特性一起应用。 陶瓷轴承运行免润滑。这是因为陶瓷材料不微焊接。微焊接发生时，通常与金属，当滚动元件和滚道表面上的瑕疵与另一种引起电弧相互作用。这降低了表面并大大降低了轴承的寿命。陶瓷材料不具有这样的问题，这使得它们适合于需要一个自由润滑油环境的各种应用。他们通常在高温下这意味着有较少的热膨胀以稳定的方式行事。

它需要大量的更多的能量，以增加一个共价键的键长相比，金属离子键。 陶瓷是非金属的，非铁材料。当暴露于水和其它有害化学品它们不以同样的方式作为金属腐蚀。它们的高的耐蚀性的允许它们在潮湿和化学腐蚀环境中优异的性能。许多工程陶瓷也具有低的密度，导致在轴承'工作速度，这是改善由于低向心力和减少摩擦。由于缺乏在大多数陶瓷自由电子，它们是非磁性和优良的绝缘体。研究陶瓷轴承，当人们可能会注意到的第一件事情是，他们基本上比金属更加昂贵。有许多原因。 有与以达到高档原料烧结过程所需要的温度所需要的大量的能量有关极高能量和加工成本。由于陶瓷是这么辛苦，加工和磨削成本制造精密轴承时迅速增加。所有这一切都必须在一个干净的环境中具有熟练的劳动力来完成。陶瓷是在他们的毛孔杂质难以置信的敏感，所以任何污染物可能会导致过早失效。随着尺寸的增加，价格也增加了指数，因为成本高，加工方法的要求。这些包括，以克服在生坯的温度梯度，均匀施加压力的量在较大体积和所得机器成本需要较慢的烧结过程。 陶瓷轴承具有较低的承载能力相比，金属和对热冲击敏感。热冲击是当材料内的温度梯度会导致不同的膨胀，这会导致内部应力。这种压力可以超过这样的材料形成裂纹的实力。

轴承座有限元法分析与建模

有限元法分析与建模 课程设计报告 学院：机械与电子工程学院 专业：机械设计制造及其自动化指导教师：刘建树、王洪新、林华、 周小超、张昌春 学生：葛睿 学号：2012011309

摘要 本文用ANSYS建立轴承座的三维模型，并运用ANSYS强大的有限元分析和优化功能来实现轴承座的分析。ANSYS 是一款极其强大的有限元分析软件。通过数据接口，ANSYS 可以方便的实现从CAD 软件中导入实体模型。因此，将Pro/E 强大的建模功能与ANSYS 优越的有限元分析功能结合在一起可以极大地满足设计者在设计过程中对建模与分析的需求。 关键词：轴承座，有限元，ANSYS

目录 第一章引言 (2) 1.1有限元法及其基本思想 (2) 1.2 问题描述 (2) 第二章轴承座有限元分析的准备工作 (3) 2.1建模过程及思路 (3) 2.2设置单元类型 (3) 2.3定义材料属性 (4) 2.4轴承座三维实体建模 (4) 2.4.1创建基座模型 (4) 2.4.2创建轴瓦支架的下部 (14) 2.4.3创建轴瓦支架的上部 (15) 2.4.4创建 (23) 2.4.5构建轴承座整体 (31) 2.5创建网格 (32) 第三章有限元模型的前处理和求解 (34) 3.1定义分析类型 (34) 3.2约束４个安装孔 (34) 3.3约束基座底部Ｙ向位移 (35) 3.4在轴承孔圆周上施加推力载荷 (37) 3.5在轴承孔的下半部分施加径向压力载荷 (38) 3.6求解 (40) 第四章有限元模型的后处理和结果分析 (41) 4.1绘制轴承座的变形形状 (41) 4.2绘制轴承座位移分布等值线图 (43) 4.3查看轴承座各节点位移 (44) 4.4绘制轴承座应力分布等值线图 (45) 4.5查看轴承座节点最大应力 (46) 总结 (48) 参考文献 (48)

转盘轴承有限元分析报告

转盘轴承有限元分析报告

目 录 1.本次有限元分析的目的 (2) 2.有限元分析模型的说明 (2) 2.1变桨轴承有限元分析策略的简要说明 (2) 2.2有限元分析模型参数 (4) 2.2.1 变桨轴承的尺寸参数及坐标系 (4) 2.2.2轴承材料参数 (4) 2.2.3 轴承载荷参数 (4) 2.3整体有限元分析计算模型 (5) 2.3.1 非线性连接单元刚度曲线的计算 (5) 2.3.2 滚动体的仿真模拟 (6) 2.3.3 轴承支承座及回转支承体的仿真模拟 (6) 2.3.4 安装螺栓的仿真模拟 (6) 2.3.5 载荷及边界条件设置 (6) 2.3.6 模型网格化参数 (6) 2.4 分析子模型的创建 (7) 3.计算结果及分析 (8) 3.1 滚动体的负荷分布及接触强度校核 (8) 3.1.1 滚动体负荷的计算结果 (9) 3.1.2 滚动体沿圆周方向的负荷分布 (10) 3.1.3 变桨轴承接触强度的校核 (12) 3.2 连接螺栓的负荷分布及强度校核 (13) 3.2.1 连接螺栓工作负荷计算结果 (13) 3.2.2 连接螺栓沿圆周方向工作负荷分布 (13) 3.2.3 连接螺栓强度校核 (14) 3.3 套圈的应力及位移分布 (15) 3.4 套圈危险部位的强度校核 (16) 4.有限元分析的结论 (17)

1．本次有限元分析的目的 变桨轴承用于联接风力发电机的桨叶和轮毂，是风力发电机的关键部件之一。变桨轴承随桨叶的转动其受力处于交替变化的状态，其内外套圈属不规则几何体，受载后套圈上的应力分布十分复杂。在变桨轴承的强度计算方面，目前多采用经典的赫兹接触理论进行接触强度的校核计算。对于使用者关心的轴承套圈强度及刚度的计算目前还没有成熟的简便的校核计算手段。因此，充分运用先进的有限元分析技术及软件，提高对此类轴承强度的理论分析和校核计算水平，对于提高企业的核心竞争力和自主研发能力，避免设计工作的盲目性均具有重要意义。 有限元分析是目前利用计算机技术进行产品性能数值仿真的最常用手段。它 是利用数学逼近的方法对真实物理系统进行模拟，借助简单而又相互作用的单元，用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统的科学计算方法，是求解 给定边界条件的物理场方程的最强有力的工具。 本次有限元分析使用的是法国达索公司的有限元分析软件Abaqus ，该软件 是目前国际上公认的结构有限元分析功能最为强大的CAE工具。为提高有限元分 析建模效率，还专门开发了基于面向对象脚本语言Python的自动建模软件，该 软件可自动完成从轴承CAD系统的数据导入和手动交互式建模的全部工作，同时 网格参数等的调整也变得异常方便。 本次有限元分析的目的是研究风电变桨轴承在给定的载荷条件下的变形和 应力分布，计算滚动体的负荷分布，螺栓的工作应力，计算确定该轴承危险部位 的应力安全系数，为该轴承的结构尺寸设计提供理论依据。 2．有限元分析模型的说明 2.1变桨轴承有限元分析策略的简要说明 所有的滚动轴承都是通过滚动体来实现内外圈之间的力的传递。转盘类滚动轴承的有限元分析必须首先进行轴承的整体分析。若不进行整体分析，则滚动体的负荷分布，即作用在每个滚动体上的载荷就无法取得，轴承的疲劳寿命和接触强度的计算就无从谈起。若采用经典的轴承理论进行计算则无法考虑套圈变形对滚动体的负荷分布的影响，使得计算的精度不高且往往偏于保守。因为经典轴承计算理论是基于轴承套圈均为刚体的假设，而转盘类

二自由度混合磁轴承设计与有限元分析

…．堕堕熏塑～２…０１０曼！塑……………………………………复臻戮…ｊ二自由度混合磁轴承设计与有限元分析 张涛１，邬清海１，倪伟１，莫丽红１，贾红云２ （１．淮阴工学院，江苏淮安２２３０００；２．东南大学，江苏南京２１００００） 摘要：在阐述二自由度混合磁轴承工作机理的基础上，推导了其数学模型，设计了实验样机，并采用三维有限元分析软件Ｍａｘｗｅｌｌ对之进行建模并仿真，分析了样机内部磁场关系，验证了二自由度混合磁轴承悬浮原理，计 算了径向力与位移以及径向力与控制绕组电流之间关系，得出磁轴承的最佳工作范围，并采用Ｍａｆｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ进 行仿真实验研究。研究结果表明：该设计的磁轴承能够稳定悬浮，并具有较好的控制性能。 关键词：磁轴承；有限元；Ｍａｘｗｅｌｌ；径向力 中图分类号：ＴＭ３４文献标识码：Ａ文章编号：１００４－７０１８（２０１０）１１—００３１—０４ ＤｅｓｉｇｎａｎｄＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＴｗｏＤｅｇｒｅｅＦｒｅｅｄｏｍＨｙｂｒｉｄＭａｇｎｅｔｉｃＢｅａｒｉｎｇｓ ＺＨＡＮＧＴａ０１，１聊Ｑ垤一ｈａｉｌ，ＮｌＷｅｉｌ，ＭＯＬｉ—ｈｏｎ９１，ＪＩＡＨｏｎｇ—ｙｕｎ２ （１．ＨｕａｉｙｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｕａｉ＇ａｎ２２３０００，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｍａｇｎｅｔｉｃｂｅａｒｉｎｇｓｗａｓｄｅｄｕｃｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｔｈｅｍａｇｎｅｄｃｂｅａｒｉｎｇｗｉｔｈｔｗｏｄｅｇｒｅｅｆｒｅｅｄｏｍ．ＡｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｐｒｏｔｏｔｙｐｅｍａｇｎｅｔｉｃｂｅａｒｉｎｇＷａｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓｓｏｆｔｗａｒｅＷａｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｔｈｅｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．ＩｎｔｅｒｎａｌｍａｇｎｅｔｉｃｒｅｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｒｏｔｏｔｙｐｅＷａＳａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｔｈｅｍａｇｎｅｔｉｃｂｅａｔｉｎｇｗｉｔｈｔｗｏｄｅｇｒｅｅｆｒｅｅｄｏｍＷａｓｖａｌｉｄａｔｅｄ．Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｒａｄｉａｌ ｆｏｒｃｅ，ｔｈｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ，ｔｈｅｒａｄｉａｌｆｏｒｃｅａｎｄｔｈｅｗｉｎｄｉｎｇｃｕｒｒｅｎｔＷａｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄ．Ｏｐｔｉｍｕｍｗｏｒｋｉｎｇｒａｎｇｅｏｆｍａｇｎｅｔｉｃｂｅａｒ－ ｉｎｇｓＷａｓｃｏｎｃｌｕｄｅｄ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｍａｇｎｅｔｉｃｂｅａｒｉｎｇｓｄｅｓｉｇｎｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒｃａｎｂｅｓｕｓｐｅｎｄｅｄｓｔａｂｌｙａｎｄ ｈａｓａｇｏｏｄｃｏｎｔｒｏｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍａｇｎｅｔｉｃｂｅａｒｉｎｇ；ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔ；Ｍａｘｗｅｌｌ；ｒａｄｉａｌｆｏｒｃｅ Ｏ引言 磁轴承具有无磨损、无需润滑和密封、高速度、高精度、寿命长等优良品质，从根本上革新了传统的支承方式。针对主动磁轴承体积大、直流功放功率损耗高、气隙偏小及成本高等缺点，本文设计了结构新颖、紧凑，易于采用高性能数字信号处理器ＤＳＰ控制的三相逆变器来驱动的新型交流二自由度永磁偏置混合磁轴承［１刁】。 本文在分析其工作原理的基础上，基于磁路分析法推导出该磁轴承的数学模型；并设计了实验样机，运用Ｍａｘｗｅｌｌ３Ｄ有限元分析软件对交流二自由度混合磁轴承的磁路、转子受力特性进行仿真计算，验证了二自由度混合磁轴承悬浮原理，计算了径向力与位移以及径向力与控制绕组电流之间关系，得出磁轴承的最佳工作范围。并对控制系统进行仿真实验研究。研究结果证明了实验样机设计数据准确，能够实现转子稳定悬浮。 １交流二自由度混合磁轴承工作机理 交流磁轴承工作原理如图１所示，基于无轴承 收稿日期：２００９－０９—２７ 基金项目：淮阴工学院青年科研基金资助（ＨＧＱ０６２９） 电机原理，使电机转矩绕组极对数ＰＭ＝０，径向力绕 组极对数Ｐ。＝ｌ，两者之间满足径向力产生条件ＰＭ＝ 图１交流二自由度混合磁轴承工作原理 Ｐ。土１，这种结构的无轴承电机实际就变成了只产生 径向力的磁轴承。根据电机理论，三相对称绕组通 过三相交流电流后，可产生一个合成旋转磁动势。 当转子在平衡位置受到径向扰动力，即转子偏离几 何中心位置时，传感器检测出转子的偏移量并与Ｙ， 经过Ａ／Ｄ转换后，将采样信号传送给处理器，通过 处理器实现数字ＰＩＤ和２／３坐标变换，经过算法处 理后由三相逆变电路驱动磁轴承的控制电流，气隙 磁场是由径向力绕组电流产生的磁场和永磁体磁场 相互叠加而形成合成磁场，这个磁场对转子的磁吸 力与位置偏移的方向相反，使转子回到径向平衡位 置，从而实现转子悬浮。 滢 ｛痉 ｛鑫 霪 ｌ茑 ｜趸 霪 万方数据

新结构磁路解耦型混合磁轴承及其控制策略研究

目录 目录 摘要 .......................................................................................................................... I ABSTRACT............................................................................................................... I II 第1章绪论 .. (1) 1.1课题背景及研究目的和意义 (1) 1.2磁路解耦型磁轴承研究现状 (2) 1.2.1 同极型永磁偏置径向磁轴承 (2) 1.2.2 异极型永磁偏置磁轴承 (3) 1.2.3 永磁偏置轴向磁轴承 (4) 1.2.4 永磁偏置轴径向磁轴承 (5) 1.2.5 混合型径向磁轴承 (5) 1.2.6 磁轴承电磁力特性研究现状 (7) 1.3磁轴承力耦合研究现状 (8) 1.4磁轴承扰动控制策略研究现状 (11) 1.4.1 陀螺效应控制策略研究现状 (12) 1.4.2 不平衡振动控制策略研究现状 (12) 1.4.3 抗冲击扰动研究现状 (13) 1.5本文主要研究内容 (15) 第2章新结构磁路解耦型混合磁轴承电磁力特性 (16) 2.1引言 (16) 2.2新结构磁路解耦型混合径向磁轴承电磁力特性 (16) 2.2.1 DHRMB结构及工作原理 (16) 2.2.2 斥力型径向PMB轴向力分析 (18) 2.2.3 斥力型径向PMB轴向力分析方法改进 (19) 2.2.4 DHRMB数学模型 (20) 2.2.5 DHRMB参数设计 (24) 2.3新结构磁路解耦型混合轴径向磁轴承电磁力特性 (26) 2.3.1 DHARMB结构及工作原理 (26) 2.3.2 DHARMB数学模型 (27) 2.3.3 DHARMB参数设计 (29) 2.4铁磁贴合斥力型径向PMB电磁力特性仿真分析 (31) 2.4.1 铁磁贴合斥力型径向PMB轴向力仿真分析 (31)

基于ANSYS的轴承座的有限元分析

基于ANSYS的轴承座的有限元分析 摘要：本文利用ANSYS14.0对轴承座的强度进行有限元分析。通过三维实体建模，设置单元类型，设置材料参数，网格划分控制，施加载荷约束建立轴承座的有限元模型，然后对轴承座进行求解，得出应力，位移分布图和变形图，继而对其进行强度分析，找出结构最易破坏的地方。最后的计算结果表明该轴承座符合强度设计要求。 关键词：有限元分析、轴承座 1.引言 轴承座可以为轴提供支撑，并且承受轴传递的各种载荷。一个可靠的轴承座对于减轻轴的偏心振动，保证设备的正常性能具有重要作用。但由于轴承座形状复杂，传统的解析法无法较为精确地计算其性能。所以使用有限元分析软件ANSYS，对汽车上的某轴承座的承载特性进行有限元分析。 2.建立有限元模型 该轴承座采用普通碳钢Q235，弹性模量E=2.01E11，泊松比u=0.3。沉孔上受到径向推力为1000psi（6.89MPa)，安装安装轴瓦的下表面受到向下作用力5000psi（34.45MPa)。Q235的屈服极限为34808psi（240MPa)。 2.1在ANSYS14.0中建立三维实体模型 在ANSYS中建立实体模型时，主要有自底向上和自顶向下两种方法。根据该轴承的结构特点，采用自顶向下的建模方法，并且综合运用工作平面的平移、旋转，布尔运算，镜像等方法生成轴承座的实体模型。模型的创建过程大致分为以下三步。 第一步进行基座的创建，如图1所示。 图1 轴承座基座 第二步进行支撑部分的创建，如图2所示。

图2 轴承座支撑部分 第三步进行肋板的创建，并且通过镜像完成轴承座三维实体的创建，见图3。 图3 轴承座三维模型 2.2网格划分 2.2.1设置单元类型 在有限元分析过程中，对于不同的问题，需要应用不同的特性单元，所以选择合适的单元对于有限元分析非常重要。在此我们选择Solid187单元，它是三维10节点四面体结构实体单元，每个四面体边的中点也是节点，其中每个节点具有3个自由度，具有空间的任意方向。过程如图4所示。

陶瓷轴承中国市场可行性分析

陶瓷轴承在中国市场的可行性分析 一、引言 陶瓷轴承作为一种重要的机械基础件，由于具有金属轴承所无法比拟的优异性能，近年来，在国计民生的各个领域中得到了日益广泛的应用。在航空航天、核工业、石油工业、化学工业、轻纺工业、食品工业、高速机床等高温、高速、耐腐蚀、真空、电绝缘、无磁、干摩擦的特殊环境下，陶瓷轴承不可或缺的替代作用正在被人们逐渐地认识。随着加工技术的不断进步，工艺水平的日益提高，陶瓷轴承的成本不断下降，已经从过去中在一些高精尖类领域小范围内应用，逐步推广到可以接受的程度，陶瓷轴承大面积应用的时代已经到来。 二、陶瓷轴承在国外的发展历程 六十年代初，研究者发现工程陶瓷具有作为轴承材料的优良性能，如耐高温、耐腐蚀、耐磨、硬度高、密度小、热膨胀系数小、自润滑性好等，但陶瓷材料的弹性模量大，会增加轴承滚动体作用在内外圈上的接触应力，降低了轴承的使用寿命。研究者对陶瓷材料的各种性能进行了大量的试验研究，认为在所有的陶瓷材料中热压氮化硅最适于作为轴承材料。 七十年代，材料专家们把探索新型轴承材料的注意力由全部陶瓷材料集中到氮化硅陶瓷材料上。Scot t 、Dalal 等人认为：氮化硅是一种可湿润且能使润滑油在轴承中形成适当厚度油膜的材料，在不润滑时热压氮化硅陶瓷是最耐磨的材料, 在高温下使用固体润滑剂可消除热压氮化硅材料的磨损，在重载润滑条件下热压氮化硅作为轴承材料不比轴承钢好。在相同应力条件下，氮化硅混合轴承的使用寿命L 10比其他陶瓷混合轴承寿命L 10要大许多倍。氮化硅陶瓷球的疲劳破坏形式与轴承钢疲劳破坏形式相似，都为疲劳剥落，而非断裂破碎。在混合轴承性能方面，Parker 等人认为由于氮化硅弹性模量高、密度小，分别对内、外圈影响，这样混合轴承内圈使用寿命的减小值大于其外圈使用寿命的增加值，最终使混合陶瓷轴承总的使用寿命降低；混合轴承在轻载和高速下其使用寿命相对于钢轴承会有所改善；对于氮化硅滚动体来说，滚动体表面加工质量的好坏对其疲劳寿命、耐腐蚀性和耐磨性有很大影响，同时，混合陶瓷轴承的寿命也受到钢制套圈滚道寿命的限制。 进入八十年代，对陶瓷轴承的研究日益加深、加宽。1982 年美国润滑工程协会的Mo rrison 等人对混合轴承的使用寿命进行研究，认为混合陶瓷轴承的寿命仍然是载荷的指数函数，寿命指数的最大似然估计值为4 .29，而钢轴承寿命公式中寿命指数值为3，这说明混合轴承的寿命比钢轴承对外载荷的依赖性大。日本机械部的菊地滕男等人在1983 年对混合陶瓷轴承和全陶瓷轴承作了疲劳试验，得出如下结论：①常压烧结碳化硅、氮化硅和热压碳化硅不适合作轴承材料；②热压氮化硅陶瓷寿命相当于或好于轴承钢的寿命，如果保证陶瓷材料具有良好的微观结构和表面质量可提高其性能，轴承的破坏形式是疲劳剥落；③常压和热压材料的损伤形状无明显区别，和寿命长短也没有联系；④在运行中，陶瓷套圈滚道表面变形极小，特别是热压氮化硅陶瓷材料几乎没有变形。他们 同时得出热压氮化硅陶瓷球疲劳寿命L 与赫兹应力P 的关系: n mox L P -∞ , 其中n =16 .0。 1987年日本的藤原孝志在轴承材料的疲劳试验中研究了氮化硅陶瓷材料的额定静负荷，结果表明氮化硅陶瓷材料的额定静载荷比轴承钢的额定静载荷要大，同时藤原孝志讨论了陶瓷材料和轴承钢的接触应力，认为在接触区内的应力都是压应力，而在接触区外, 沿接触区的径向上产生的是拉应力, 最大拉应力产生在接触界线上。1989 年Zaretsky 又在总结前人试验成果的基础上，对陶瓷轴承做了进一步研究，得出如下结论：①氮化硅陶瓷轴承的寿命比钢轴承的寿命长，但全氮化硅陶瓷轴承的额定动负荷仅为同型号钢轴承的5~20%；②对大部分陶瓷来说，混合轴承的寿命比同型号钢轴承寿命低，原因是其弹性模量比轴承钢的大；③轴承能量的损失和热量的产生不仅依赖于轴承材料本身的性质，更主要的是依赖于单个轴承的设计和运行状态；④陶瓷滚动体的寿命与温度指数函数的倒数成正比(L ∞1/△T m )。对氧化铝来说，当试验温度在1366K 时， m =1.8；⑤全陶瓷轴承在无润滑剂和664K

轴承座的分析 (1)

广东白云学院 《工程有限元方法》课程结业设计 学生姓名： 学号： 班级： 专业（全称）： 指导教师： 2015 年06月

基于ANSYS的轴承座结构静力学分析 一、轴承座模型描述 图1轴承座实体模型 根据轴承座工作中实际受力情况，在小孔施加径向载荷，大孔施加向下的载荷，轴承座底部施加约束（UY），四个安装孔施加径向约束（对称）。建立轴承座有限元模型，对其进行静力学分析。 二、实体模型的建立 根据该轴承座几何对称性，只需建立轴承座的半个实体对称模型，在进行镜像操作即可。采用自下而上的建模方法创建基座模型。 （1）生成长方体 Main Menu：Preprocessor>Modeling->Create>V olumes->Block>By Dimensions 输入x1=0,x2=60,y1=0,y2=20,z1=0,z2=60 平移并旋转工作平面 Utility Menu>WorkPlane>Offset WP by Increments X,Y,Z Offsets 输入45,25,15 点击Apply XY，YZ，ZX Angles输入0，－90，0点击OK。 创建圆柱体 Main Menu：Preprocessor>Create>Cylinder> Solid Cylinder Radius输入15/2, Depth输入－30,点击OK。 拷贝生成另一个圆柱体 Main Menu：Preprocessor>Copy>V olume拾取圆柱体,点击Apply, DZ输入30然后点击OK

从长方体中减去两个圆柱体 Main Menu：Preprocessor>Operate>Subtract V olumes首先拾取被减的长方体，点击Apply,然后拾取减去的两个圆柱体，点击OK。建立的实体模型如图2所示 图2轴承座底座模型 使工作平面与总体笛卡尔坐标系一致 Utility Menu>WorkPlane>Align WP with> Global Cartesian （2）创建支撑部分 Main Menu: Preprocessor -> -Modeling-Create -> -V olumes-Block -> By 2 corners & Z 在创建实体块的参数表中输入下列数值: WP X = 0；WP Y = 20；Width = 30；Height = 35；Depth = 15 创建轴承支撑部分，如图3所示 图3轴承底座与支撑部分

基于ANSYS的滚针轴承的有限元分析

作者简介:马星国(1963-),男,教授.E 2mail :maxingguo1234@https://www.wendangku.net/doc/0110001027.html, 基于ANSYS 的滚针轴承的有限元分析 马星国1,2,孙　雪1,尤小梅1,2 (1.沈阳理工大学机械工程学院,辽宁沈阳　110168;2.东北大学机械工程与自动化学院,辽宁沈阳　110004) 摘要:基于有限元分析软件ANSYS ,建立了滚针轴承的三维有限元模型,以典型的径向载荷和边界条件为例,对 其进行静力学接触分析,得出了轴承承载过程中的应力和变形趋势及接触应力的变化规律,空心轴和轴承外圈 在径向方向上的最大等效应力并非出现在接触表面,而是分别出现在距接触表面0.256mm 和0.268mm 处. 关键词:滚针轴承;有限元分析;接触应力 中图分类号:TH 133.33 文献标识码:A 文章编号:1672-5581(2008)03-0328-05 ANSYS 2enabled finite element analysis on needle bearings M A Xi ng 2guo 1,2,S U N X ue 2,YO U Xiao 2mei 1,2 (1.School of Mechanical Engineering ,Shenyang Ligong University ,Shenyang 110168,China ; 2.Mechanical Engineering College ,Northeastern University ,Shenyang 110004,China ) Abstract :A three 2dimensional model is first established for needle bearings using such an FEA software as ANSYS TM .Afterwards ,the static mechanical contacting analysis is specifically conducted based on radial loads and boundary conditions.Then ,the stress and deformation trends ,together with contacting stress changes ,are acquired for needle bearings in the loading process.Eventually ,the equivalently maximal tresses on the hollow shaft and bearing outer ring are produced with 0.256mm and 0.268mm displacement from contacting surface ,respectively. Key words :needle bearing ;finite element analysis ;contacting stress 滚针轴承横截面小,但有很强的承载能力,适用于径向空间有限的轴承配置.因其具有质轻及刚性高之特性,可容许在严酷情形下使用:如高转速、冲击荷重等情形.在滚动轴承的设计与应用分析中,经常会遇到轴承的承载能力、预期寿命、变形与刚度等问题,这些问题都与轴承的受力和应力分布状态密切相关[1]. 因此,对滚针轴承进行接触应力和变形的分析计算对了解轴承工作状况具有重要的意义.本文采用ANSYS 有限元分析软件建立滚针轴承的有限元模型并加载求解,进行静力学接触分析. 1　弹性接触问题的理论解析 接触分析能解决典型的状态非线性问题,在工程实践中应用广泛.由于传统赫兹理论是在许多假设的前提下推导出的近似解,而在许多场合这些假设是不成立的,因此运用赫兹理论来解决接触问题存在一定的局限性.ANSYS 则能解决所有赫兹接触问题,并且计算结果精度较高.用ANSYS 软件分析接触问题前需先明确如何合理选择接触单元及接触分析的基本步骤[2]. 一般说来,接触问题属于数学上的混合边值问题,积分方程是接触力学的主导方程.求解积分方程可第6卷第3期 2008年9月中　国　工　程　机　械　学　报CHINESE JOURNAL OF CONSTRUCTION MACHINERY Vol.6No.3　Sep.2008

同步坐标变换的径向混合磁轴承系统谐波干扰抑制方法

２０１９年第３８卷第２期 传感器与微系统（ＴｒａｎｓｄｕｃｅｒａｎｄＭｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ） ＤＯＩ：１０．１３８７３／Ｊ．１０００—９７８７（２０１９）０２—００２３— ０４同步坐标变换的径向混合磁轴承系统谐波干扰抑制方法 *张 凯１，２，郑世强１，２ （１．北京航空航天大学惯性技术重点实验室新型惯性仪表与导航系统技术国防重点学科实验室，北京１００１９１； ２．北京市高速磁悬浮电机技术及应用工程技术研究中心，北京１００１９１） 摘 要：针对磁悬浮高速离心式鼓风机三次倍频谐波比较大的问题，提出一种新型基于同步坐标变换的倍频谐波抑制方法。对磁悬浮鼓风机系统的径向平动两自由度和转动两自由度分别用新方法筛选并滤除三次谐波，用变量重构的方法对系统建模，分析了系统的收敛性和稳定性，并提出一种变量重构的新应用方法。仿真结果表明：与传统自适应陷波器相比，基于同步坐标变换的陷波器在中速和高速时具有相似的陷波精度，但其具有更优的动态性能，计算量更小。关键词：磁悬浮鼓风机系统；同步坐标变换；四自由度；倍频谐波抑制 中图分类号：ＴＨ４４２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００—９７８７（ ２０１９）０２—００２３—０４Ｈａｒｍｏｎiｃｄiｓｔｕｒｂａｎｃｅｓｕｐｐｒｅｓｓiｏｎｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎ ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｃｏｏｒｄiｎａｔｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔiｏｎｆｏｒｒａｄiａl ｈｙｂｒiｄ ｍａｇｎｅｔiｃｂｅａｒiｎｇｓｙｓｔｅｍｓ* ＺＨＡＮＧＫａｉ１，２，ＺＨＥＮＧＳｈｉ-ｑｉａｎｇ１，２（１．ＳｃiｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏlｏｇｙｏｎＩｎｔｅｒｔiａl Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａl ＳｃiｅｎｃｅｏｎＮｏｖｅl Ｉｎｔｅｒｔiａl Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ＆Ｎａｖiｇａｔiｏｎ ＳｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏlｏｇｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙ， ＢｅiｈａｎｇＵｎiｖｅｒｓiｔｙ，Ｂｅiｊiｎｇ１００１９１，Ｃｈiｎａ；２．ＢｅiｊiｎｇＥｎｇiｎｅｅｒiｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆＨiｇｈ-ＳｐｅｅｄＭａｇｎｅｔiｃａllｙＳｕｓｐｅｎｄｅｄＭｏｔｏｒＴｅｃｈｎｏlｏｇｙａｎｄＡｐｐliｃａｔiｏｎ， Ｂｅiｊiｎｇ１００１９１，Ｃｈiｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｌａｒｇｅｔｈｉｒｄｈａｒｍｏｎｉｃｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｅｘｉｓｔｉｎｇｉｎｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙｓｕｓｐｅｎｄｅｄｈｉｇｈ- ｓｐｅｅｄｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｂｌｏｗｅｒｓ，ａｎｏｖｅｌｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｒｏｔａｔｉｎｇｆｒａｍｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｏｓｕｐｐｒｅｓｓｔｈｅ ｈａｒｍｏｎｉｃｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｈａｒｍｏｎｉｃｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎｆｏｒｒａｄｉａｌ４-ｄｅｇｒｅｅｏｆｆｒｅｅｄｏｍ（ ＤＯＦ）ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎａｎｄｒｏｔａｔｉｏｎｉｓｓｔｕｄｉｅｄｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙｔｏｓｅｌｅｃｔａｎｄｆｉｌｔｅｒｔｈｅｔｈｉｒｄｈａｒｍｏｎｉｃｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ．Ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄｏｆｖａｒｉａｂｌｅｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｉｓｕｓｅｄｆｏｒｓｙｓｔｅｍｍｏｄｅｌｉｎｇ．Ｔｈｅｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅａｎｄｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ａｎｏｖｅｌｍｅｔｈｏｄｏｆｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｖａｒｉａｂｌｅｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ ， ｃｏｍｐａｒｅｄｔｏｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌａｄａｐｔｉｖｅｎｏｔｃｈｆｉｌｔｅｒ，ｔｈｅｎｏｔｃｈｆｉｌｔｅｒｗｈｉｃｈｂａｓｅｄｏｎｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｈａｓｓｉｍｉｌａｒｎｏｔｃｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎａｔｍｅｄｉｕｍｓｐｅｅｄａｎｄｈｉｇｈｓｐｅｅｄ．Ｈｏｗｅｖｅｒ， ｉｔｈａｓｂｅｔｔｅｒｄｙｎａｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｌｅｓｓｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎａｍｏｕｎｔ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙｓｕｓｐｅｎｄｅｄｂｌｏｗｅｒｓｓｙｓｔｅｍ；ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ；４-ｄｅｇｒｅｅｏｆｆｒｅｅｄｏｍ（ＤＯＦ） ；ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｍｕｌｔｉｐｌｉｃａｔｉｏｎｈａｒｍｏｎｉｃｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ０ 引 言与传统的机械轴承相比，磁悬浮轴承具有非接触、无摩擦、电磁力可控、精度高、噪声低、寿命长等优点［１］，广泛地应用在了磁悬浮鼓风机等高速旋转设备中，必将对我国工业化进程产生巨大的推进作用。倍频谐波干扰对磁轴承控制系统的稳定运行和控制精度都具有很大的影响。目前，对倍频谐波干扰抑制的研究按照谐波干扰的次数可划分为单谐波干扰抑制和多谐波干扰抑制。对于单谐波干扰抑制，主要有自适应陷波器的方法［２］，但具有动态响应慢、计算量相对较大的缺点。而对于多谐波干扰抑制主要有重复控制器［３］、自适应多频率追踪法［４］等。重复控制器有构造简单的优点，但动态响应比较慢。自适应多频率追踪法的计算量会随着抑制的倍频数目的增加而显著增加。而如果按照自由度划分的话，目前大部分研究方法主要 针对径向平动两自由度的谐波进行抑制研究，如文献［５］利收稿日期： ２０１８—０１—０２*基金项目：国家重点研发计划资助项目（２０１６ＹＦＢ０５００８０４）；国家自然科学基金资助项目（６１５７３０３２）３２万方数据

轴承座的有限元分析

教程10：轴承座的有限元分析轴承座的几何尺寸如图所示：

交互式的求解过程 1进入ANSYS 程序→ANSYS 10.0 →Configure ANSYS Products →file Management→input job name: zhouchengzuo→Run 2建立几何结构 2.1 创建长方体 1．Main Menu: Preprocessor→Modeling→Create→V olumes→Block→By Dimensions。 2. 分别输入X1=0，X2=76，Y1=0，Y2=25，Z1=38，Z2=-38。 3．按下OK按钮。 4．Utility menu：PlotCtrs→Pan,Zoom,Rotate…。 5. 按下Pan-Zoom-Rotate窗口内的ISO按钮。 6. 关闭Pan-Zoom-Rotate窗口。 2.2 创建长方体的两个圆孔。 调整工作平面的位置及角度 1．Utility menu：WorkPlane→Display Working Plane。 2. WorkPlane→Offset WP to→XYZ Locations + →在文本框中输入：57，0，19→OK。 3．WorkPlane→Offset WP by Increments…→将角 度滚动条滑到90 度作为旋转的角度。 4. 按下上面一组按钮中的X-按钮。 5.按下OK按钮。 6. Main Menu: Preprocessor→Modeling→Create →Volumes→Cylinder→Solid Cylinder。 7. 输入WP X ：0，WP Y ：0，Radius： 9.5，Depth：38。 8. 按下OK按钮。 9. Utility menu：WorkPlane→Offset WP to→ XYZ Locations + →在文本框中输入： 57，0，-19→OK。 10. Main Menu: Preprocessor→Modeling→Create

永磁偏置混合式磁轴承及其控制方法的研究

永磁偏置混合式磁轴承及其控制方法的研究微型燃气轮发电机系统是目前分布式供电系统中的重要研究方向之一，由微型燃气轮机直接驱动同轴连接的高速发电机，转速通常在每分钟几万转到十几万转之间，常规的机械轴承难以适应如此高的运转速度，磁悬浮轴承是一种能适应这种高速运转的理想支撑设备之一。永磁偏置磁悬浮轴承采用永磁体产生的偏置磁场替代主动式磁悬浮轴承中的偏置电流，从而减小了磁悬浮轴承的功率消耗。 本文对永磁偏置磁悬浮轴承及其控制方法作了深入的研究。主要工作有：提出一种永磁偏置径、轴向一体化的磁悬浮轴承新结构，建立基于SIMULINK的考虑铁心磁饱和影响的永磁偏置磁悬浮轴承电磁力模型，分析转子偏心情况下偏置磁通和电磁力的变化规律，为控制系统设计提供了依据。 分析电涡流传感器同时存在变距离、变面积两种测量方式时，不同材料对电涡流传感器输出特性的影响，建立了电涡流传感器在这种测量方式下的数学模型，推导出转子径、轴向位移解算方法。针对永磁偏置磁轴承四磁极的结构特点，采用径向放置的电涡流传感器，实现转子径、轴向位移的一体化测量。 实验结果证明了该方法的可行性。提出一种采用斩波器调节线性功率放大器电源的新型功率放大器，使其不仅具有线性功率放大器电流波纹小、响应速度快的优点，同时又降低了功率放大器的损耗。 仿真研究表明，与线性功率放大器相比，该种新型功率放大器具有较高的动态响应速度和较低的稳态功率损耗。该功率放大器的可行性得到了实验验证。 分析了永磁偏置径向磁轴承两自由度之间电磁力耦合的原因，推导出考虑耦合影响的径向电磁力数学模型。提出了前馈补偿解耦控制策略和前馈补偿解耦算法。

仿真研究表明，采用本文提出的前馈解耦控制方法可以减小径向磁悬浮轴承间的电磁力耦合，提高转子位置的控制精度。

TIMKEN轴承67883-67820CD轴承参数说明

TIMKEN轴承67883/67820CD轴承参数说明

TIMKEN 67883/67820CD轴承是TIMKEN品牌轴承，属双外圈圆锥滚子轴承系列。尺寸参数： 型号：67883/67820CD轴承 品牌：TIMKEN 系列：TDO双外圈 内圈：67883 外圈：67820CD 隔圏：X2S-67883 内径：184.150 mm 外径：266.700 mm 厚度：103.188 mm 轴承类型Bearing Type TRB 子类Bearing Subtype TDO 尺寸Cone (Inner) 67883 内圈Cup (Outer) 67820CD 外圈 d 184.15 mm 内径 D 266.7 mm 外径 T 103.188 mm 宽度 额定载荷C1 725060 N 一百万转动态径向载荷

C90(2) 188160 N 九千万转双列轴承动态 径向载荷 C90(1) 108092 N 九千万转单列轴承动态 径向载荷 Ca90 88074.8 N 九千万转动态轴向载荷 C0 836266 N 静态额定载荷K = 0.39 / Tan (contact angle) 1.22 系数 e = 1.5 * Tan (contact angle) 0.48 系数 Y1 = 0.45 / Tan (contact angle) 1.41 系数 几何结构系数Cg 0.131 几何系数 尺寸 B 46.8325 mm 内圈宽度 R 3.556 mm 最大轴肩倒角半径db 203.962 mm 轴肩直径 Aa 5.08 mm 保持架（负值表示保持架 超出内圈大端面） a 10.16 mm 有效中心位置

轴承座的有限元分析

轴承座的有限元分析 部门： xxx 时间： xxx 整理范文，仅供参考，可下载自行编辑

教程10：轴承座的有限元分析 轴承座的几何尺寸如图所示： 轴承座的受力如图所示： 交互式的求解过程 1进入ANSYS 程序→Ansys10.0→Configure ANSYS Products →file Management→input jobname:zhouchengzuo→Runb5E2RGbCAP 2建立几何结构 2.1 创建长方体 1．Main Menu:Preprocessor→Modeling→Create→Vo lumes→Block→By Dimensions。p1EanqFDPw 2.分别输入X1=0，X2=76，Y1=0，Y2=25，Z1=38，Z2=-38。 3．按下OK按钮。 4．Utility menu： PlotCtrs→Pan,Zoom,Rotate…。

5. 按下Pan-Zoom-Rotate 窗口内的ISO按钮。 6. 关闭Pan-Zoom-Rotate 窗口。 2.2 创建长方体的两个圆孔。 调整工作平面的位置及角度 1．Utility menu：W orkPlane→Display Working Plane。 2.WorkPlane→Offset WP to→XYZ Locations + →在文本框中输入：57，0，19→OK。 3．WorkPlane→Offset WP by Increments…→将角 度滚动条滑到90 度作为旋转的角度。 4. 按下上面一组按钮中的X-按钮。 5. 按下OK按钮。 6. Main Menu:Preprocessor→Modeling→Create →Volumes→Cylinder→Solid Cyl inder。

陶瓷球轴承介绍

陶瓷球轴承介绍 在工程陶瓷产品的开发应用中，陶瓷球轴承是工程陶瓷在工业领域广泛应用的典型范例，受到很多国家的高度重视．在高速精密轴承中，应用最多的是混合陶瓷球轴承，即滚动体使用热压Si3N4陶瓷球，轴承圈仍为钢圈。这种轴承标准化程度高，对机床结构改动小，便于维护保养，特别适合于高速运行场合．其组装的高速电主轴，具有高速、高刚度、大功率、长寿命等优点。1.轴承配置：内外圈轴承钢/不锈钢+陶瓷球+PA66/不锈钢保持器 +2RS/ZZ2.高温油脂，3.采用陶瓷球轴承和普通轴承相比的优势： 陶瓷球轴承的优点 (1)耐温高 陶瓷球热膨胀系数小,在高温环境下不会因为温度的原因导致轴承球膨胀,这样大大提高了整个轴承的使用温度,普通轴承的温度在160度左右,陶瓷球的可以达到220度以上. (2)转速高 陶瓷球具有无油自润滑属性,陶瓷球摩擦系数小,所以陶瓷球轴承具有很高的转速.据统计采用陶瓷球的轴承是一般轴承的转速1.5倍以上的转速. (3)寿命长 陶瓷球可以不加任何油脂,也就是说即使油脂干掉,轴承还是可以运作的,这样就避免了普通轴承中因为油脂干掉导致的轴承过早损坏现象的发生.据我们测试以及一些客户的反馈使用陶瓷球后的轴承的使用寿命是普通轴承的2-3倍. (4)绝缘 最后一点也是最重要的一点,绝缘,采用陶瓷球的轴承,可以使轴承的内外圈之间绝缘,因为陶瓷球是绝缘体,在轴承的内外圈之间用陶瓷球,就可以达到绝缘的效果.这样就使轴承能够在导电的环境下使用了.滚动轴承由套圈、滚动体、保持器、润滑脂、密封件组成，当滚动体采用陶瓷材料后，此滚动轴承就定义为陶瓷球轴承。

因为陶瓷球本身具有自润滑性能，所以润滑可以按使用要求，可以有润滑脂也可以不加润滑脂。密封件也是可以按使用要求，决定陶瓷球轴承是否带密封件。保持器也是可以按使用要求是否采用。那么套圈、滚动体是轴承两个不可缺少的要素，当这两个要素不是同一种材料时，就有了混合轴承(Hybrid construction bearing)的说法。当滚动体采用陶瓷材料时就定义为混合陶瓷球轴承(Hybrid construction ceramic ball bearing)。常用的陶瓷球材料有氧化锆（ZRO2）和氮化硅（SI3N4）；常用的套圈材料有轴承钢（GCR15）和不锈铁（440、440C）及不锈钢（304、316、316L）。 按照使用环境、转速、负荷、温度，及使用时的要求，陶瓷球轴承的套圈和滚动体可以由以上材料互相组合，并起到不同的使用效果。 陶瓷球轴承的代号： HY +套圈材料+轴承型号+密封型式——球的材料——保持器材料——润滑脂 套圈材料：S表示不锈铁 SS表示不锈钢具体用什么材料可以用挂号标注说明 实践证明，作为轴承材料还必须具有在不同温度下的尺寸稳定性，以保证轴承在温度变化的工作环境下，保持精密的尺寸和精确的配合，在特殊环境下还必须具备抗腐蚀、抗分解能力．总之，用以制造滚动轴承零件的陶瓷材料应具备以下性能特点： 1)低密度．由于滚动体密度减小，高速工作时其离心载荷也减小，从而可在更高转速下工作． 2)中等弹性模量．弹性模量太大会因应力集中而降低轴衬的承载能力．3)热膨胀系数小．减小对温度变化的敏感性，使轴承工作温度范围更宽． 4)高抗压强度．抗压强度高是滚动轴承承受高应力的需要． 5)高硬度和高韧性．这两个特性相结合可获得较好的表面粗糙度；而且能防止外界粒子和冲击的损伤． 6)良好的抗滚动接触疲劳性和具有剥落失效模式． 7)特殊场合应具有耐高温、耐腐蚀和稳定性． 套圈和滚动体接触点受到外加负荷和旋转的作用，因而反复产生接触压力和变形。由于钢制轴承自身材料性能特点，轴承失效的主要形式是疲劳剥落，疲劳寿命短，应用范围受到很大限制。而陶瓷材料具有低密度，中等弹性模量，热膨胀系数小，硬度高，耐高温，耐腐蚀，无磁等优点，以氮化硅陶瓷球为滚动体的陶瓷球轴承可显著提高轴承接触疲劳寿命，极大拓展了滚动轴承的应用领域，已广泛应用于各种高精度、高转速机床，汽车、赛车、地铁、电机、航空发动机、石油化工机械、冶金机械等领域。 氮化硅陶瓷材料在轴承中的应用 陶瓷轴承的应用领域日益广泛，但在工业领域中成功应用的还是陶瓷球轴承．目前，应用较多的为氮化硅陶瓷球轴承．它的优点是：极限转速高、精度保持性好、启动力矩小、刚度高、干运转性好、寿命长，非常适