径向磁力轴承的温度场分析与计算

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轴承温度如何计算公式

轴承温度如何计算公式

轴承温度如何计算公式轴承是机械设备中常用的零部件,它承受着旋转机械的轴承力,起着支撑和减少摩擦的作用。

轴承在工作过程中会因为摩擦而产生热量,因此轴承温度的监测和控制对于机械设备的正常运行至关重要。

在工程实践中,我们需要根据轴承的工作条件和材料特性来计算轴承的温度,以便及时发现和解决问题。

下面我们将介绍轴承温度的计算公式及其相关知识。

轴承温度的计算公式通常可以通过以下几个方面来进行推导和计算:1. 摩擦功率产生的热量。

轴承在工作时,由于摩擦力的存在会产生热量。

摩擦力的大小与轴承的负荷、转速、润滑情况等因素有关。

根据摩擦功率产生的热量公式可得:Q = F v。

其中,Q为摩擦力产生的热量,单位为瓦特(W);F为摩擦力,单位为牛顿(N);v为摩擦速度,单位为米/秒(m/s)。

2. 轴承的热传导。

轴承在工作时会产生热量,这些热量需要通过轴承的材料传导出去。

根据热传导的公式可得:Q = k A (T1 T2) / L。

其中,Q为热传导量,单位为瓦特(W);k为材料的热传导系数,单位为瓦特/米-摄氏度(W/m·℃);A为传热面积,单位为平方米(m^2);T1和T2为轴承的两侧温度,单位为摄氏度(℃);L为热传导距离,单位为米(m)。

3. 热量平衡方程。

轴承的温度是由摩擦功率产生的热量和热传导的热量平衡决定的。

根据热量平衡方程可得:Q = m c ΔT。

其中,Q为热量,单位为焦耳(J);m为轴承的质量,单位为千克(kg);c为轴承的比热容,单位为焦耳/千克-摄氏度(J/kg·℃);ΔT为轴承的温升,单位为摄氏度(℃)。

通过以上公式的推导和计算,我们可以得到轴承温度的计算公式:ΔT = (F v L) / (m c A k)。

通过这个公式,我们可以根据轴承的工作条件和材料特性来计算轴承的温度。

在实际工程中,我们可以根据这个公式来进行轴承温度的监测和控制,及时发现和解决问题,确保机械设备的正常运行。

一种新型径向磁浮轴承结构设计与磁场计算

一种新型径向磁浮轴承结构设计与磁场计算
s s o tr8 e a e td b e c u l g b t e e ma n t c u eo i tr n e g e c cr u t e fr o r f ce y t p i ewe n t g es b a s f t i e l k ma n t i i o h o n h e s n i d i c .A n v lsr cu e o d a o e t tr f a ilAMB i r p s d i i a e l n t i o p i ga d t h re e ln t u r sp o o e n t s p p rt e mi ae t s c u l o s o tn t e gh h o i h n n h o g e c cr u t F r e mo e, e e d u r n e r tri r d c h I ct e ar—g p ma n t fma n t i i u t r r t d y c re ti t o o p o u e t c a1 i i c . h h n h s d o g h a gec i i d f h e o a i fma n t ed w i t oo s o ae . n l ssa a c l t s t t f l rt e c a g fp lr y o g e c f l h l e r t ri r tt d A a y i d c lu ai n e e o h n o t i i eh n o o h t s M B mo ra e p r r d i I S S s f a .T e r s l h w d ed i c n r l e e I a e tA t r e o me w t o f I AN Y ot r w e h e u t s o e y f l s e tai d t t 1 r s d i z o h e fi g fma n t o e a d r t rs r c i lr tt n s e n r a i g h t a t e fr e d r a e d r e o g ei p l oo u a e w d o i p d i c e sn .T e at ci o c e e s s a n c n f a o e r v c n

轴承系统温度场分析

轴承系统温度场分析

— f。 、 — f
:、
无 : 、 a 、
f
轴承节圆直 径 综 合载荷 轴 向载荷 常数
三 、 热 流 网 络模 拟与方 程 求 解
根据以 上分析原理 , 可实现 计算机热流 网 络模拟 首 。 先按 轴承 系 统 的温 度 分布 特点 , 将 其 分 为一 些 温 度 小 区域 , 对 每个 小 区域进 行 编 号 , 由小 区域 间热 流 的 传递方式 来 确 定 网络形式 。
,

一,
,

式中
—流体 的鲁 塞 尔数
— 与
流体 的导 热 系数
—特征 尺寸
—对流 面 积
— ,
壁 面温 度
— 了
流体温 度
对于强迫对流 , 一
·
,
对 于 自然 对 流 , 一
尸,
·
《轴 承 》
式中
— 、


刀 、
常数
,
— 尸, — G , — 3. 辐射 换 热
流 体雷诺数 流 体 普 朗特数 流体 葛拉 晓夫 数
辐 射换 热 的热 流 量计 算公 式 为
H,‘ =
一 7 a 。尹S ( 7 , 2 ‘
,, ‘ )
— 式 中 a
辐 射常 数

物 体黑 度
— S
辐 射面积
— 尹
辐射角 因子
— 4.轴 承发 热率
(10)
轴承 中 的 发 热 主 要 是 由摩 擦 所 引 起 的 ,
而摩 擦存 在于 所有 接触处 及流 体搅 拌 中 。 计 算这 些 摩 擦 力 常 用两 种 做 法 , 一 是 通过 轴 承
分析轴承 温 升需 要 将轴承 、轴和 座 等作 为 统一 系 统来考 虑 。 在 这个 系 统 中存 在 的散 热 形式 有热传 导 、热 对流和 热辐射 。在 热对 流 中又 包含 有强 迫对 流 和 自然对流 。 因此这 是 一个很 复 杂的 传热 系 统 。 以 往对 这种 系统 只 能 作 一 些 简单 分析 随 。 着 计 算技 术的 发 展 , 数 值 分 析方 法得 到 了广 泛 应 用 。 如 差 分 法〔‘ 有 、 限 元 法川 及 边界 元 法阁 等, 但这些 方法 大 都 适用 于单 一形 式 的传 热场 合 , 如 热传导 。 对于 多种 传热 方式 并存的 场合 应用这 些方 法 往往 有 较大 的 困 难 。 文 献 「」中介绍 一种热 流 网 络

磁力机械转子系统稳态温度场的有限元分析

磁力机械转子系统稳态温度场的有限元分析
维普资讯
20 0 7年 8月
安 庆师 范学 院学报 ( 自然 科 学版 )
J u l f n i e c e o e e N frI c n eE i n) o ma o q g a h m C fg ( au i c d i A n T f aS e t o
l = s q,
作者 简介 : 进梅( 9 9 ) 女, 李 16 一 , 安徽滁州人 , 合肥 工业大学在职 硕士生 , 州职业 技术 学院讲师 , 滁 主要从事 物理学及机 械电子工程教
学 与研究 。
维普资讯
第 3期
李进 梅 . 勇 : 王 磁力 机械转 子系统稳态温度场的有限元 分析
统 布 置 方式 。 , 文 献标 识 码 : A 文 章 编 号 :0 7-2 0 2 0 )3 0 2 - 3 10 - 6 ( 0 7 0 - 0 6 0 4
关键词 : 温度场 ; 数值解法 ; 限元 ; 有 建模 ; 后处理
中 图分 类 号 : 5 2 0 2
0 引 言
电 磁 轴 承 、 磁 离 合 器 等 各 类 电 磁 铁 驱 动 机 构 在 实 现 能 量 转 换 的 工 作 过 程 中 , 随 着 热 量 产 生 和 电 伴 传 递 , 将 引 起 工 作 部 件 如 旋 转 件 转 子 持 续 温 升 , 部 件 失 效 , 无 法 保 证 系 统 正 常 工 作 。同 时 , 度 温 这 使 而 过 升 会引起 结 构件 热变形 而影 响 约束精 度及 系统 动态 性 能 。为 了较准 确 地 了解 温度 场分 布 和变 化规 律 , 需 对 温 度 场 进 行 分 析 。温 度 场 分 析 方 法 目前 采 用 较 多 的 是 有 限 差 分 法 和 有 限 元 法 。由 于 有 限 元 法 能 适 应 复杂场 域 的边 界 、 散点 过渡较 好 、 好 的精 度 、 于 形成 通用 程序 , 温 度 场分析 中被广泛 采 用 。 离 较 易 在 本

轴承温度如何计算公式

轴承温度如何计算公式

轴承温度如何计算公式轴承是工业设备中常见的零部件,其温度是一个重要的参数,可以反映轴承的工作状态和性能。

在实际工程中,我们需要对轴承的温度进行监测和计算,以确保设备的正常运行和安全性。

本文将介绍轴承温度的计算公式及其相关知识。

一、轴承温度的影响因素。

轴承的温度受到多种因素的影响,主要包括以下几个方面:1. 负荷大小,轴承在承受负荷时会产生摩擦热,从而导致温升。

2. 转速,轴承的转速越高,摩擦热产生的速度越快,温升也会更高。

3. 润滑方式,不同的润滑方式对轴承温度有不同的影响,比如油润滑和脂润滑。

4. 环境温度,环境温度也会对轴承的温度产生影响,特别是在高温或低温环境下。

5. 轴承材料,轴承的材料和结构也会对其温度特性产生影响。

二、轴承温度的计算公式。

在工程实践中,我们通常使用以下公式来计算轴承的温度:T = (c × (Fr + Y1Fa) + (P × dm)) × f。

其中,T为轴承的温度(单位,℃);c为轴承的基本动载荷系数;Fr为径向负荷(单位,N);Fa为轴向负荷(单位,N);Y1为轴承的静载荷系数;P为轴承的等效负荷(单位,N);dm为轴承的等效直径(单位,mm);f为轴承的摩擦因数。

这个公式是根据轴承的摩擦热和负荷大小来计算轴承的温度的,其中包括了轴承的基本动载荷系数、静载荷系数和摩擦因数等参数。

三、轴承温度的实际应用。

在实际工程中,我们可以通过这个公式来计算轴承的温度,以评估轴承的工作状态和性能。

通过监测轴承的温度,我们可以及时发现轴承的异常情况,比如过热或者过冷,从而采取相应的措施来解决问题。

此外,轴承的温度也可以用于指导轴承的润滑和维护。

比如在高温环境下,我们可以选择耐高温的润滑脂来润滑轴承,以确保轴承的正常运行;在低温环境下,我们可以采用低温润滑脂或者加热设备来保持轴承的温度。

四、轴承温度的监测方法。

为了准确监测轴承的温度,我们通常采用以下几种方法:1. 温度传感器,通过安装温度传感器在轴承上,可以实时监测轴承的温度,并将数据传输到监控系统中进行分析和处理。

航空发动机主轴_轴承系统温度场分析_郑学普

航空发动机主轴_轴承系统温度场分析_郑学普
Dw
[6 ]
( 4)
其中 Re =
1. 5 热辐射
Dw v
[6 ]
轴承发热而向周围形成热辐射的计算公式为 -8 4 4 Q = 5. 73 ×10 ε S (θ - θ 1 )
1. 6 轴承摩察生热模型
[7 ]
( 5)
高速圆柱滚动轴承的热是由油膜内粘滞剪切产生 , 通过润滑剂的对流或滚动体和滚道的传导而 [1 ] 被带走 。摩擦力矩 M 可根据文献 [ 1 ] 中的方法计算 ,而摩擦功耗可由下式计算 -4 ( 6) Q = 1. 047 ×10 nM

第1 期
郑学普等 : 航空发动机主轴 - 轴承系统温度场分析
・3 3 ・
4 结论
本文在航空发动机主轴 - 轴承系统发热 、 传热分析基础上 ,利用热路网络热流量平衡原理 ,建立了 相应的热平衡方程组 。 试验验证 ,本文建立的航空发动机主轴 - 轴承系统温度场分析数学模型具有很高的可靠性 ,所选节 点温度的理论计算结果与实验结果的误差均小于 1. 2 % ,完全适用于一般的主轴 - 轴承系统温度场理 论计算与分析 。 参考文献 :
1. 2 圆筒壁的导热
( 1)
当圆筒壁的长度远大于其直径时 ,通过圆筒壁的导热量可按下式计算 π λ 2 l (θ 2 - θ 1) Q = d2 2. 3lg
d1
[6 ]
( 2)
θ θ 式中 1 、 2 为圆筒长度方向两个不同位置的温度 , ℃。
1. 3 转盘强迫对流
此种热对流是指由转盘转动引起流体对流换热 ,其热流量计算公式为 Νu λ θ Q =π fR( w - θ f)
3 1. 5
[6 ]
( 3)
式中 N u = 0. 4 ( Re + Gr )

基于ANSYS的电磁轴承径向磁场分布及特性分析

基于ANSYS的电磁轴承径向磁场分布及特性分析
来 , 内外 磁悬 浮轴 承 的研究 和 应用 一直 是基 于恩 国
绍 定 理 , 主 动 电 磁 悬 浮 、 磁 或 电 磁 永 磁 混 合 悬 以 永
能. 通过 研究 得 出全永 磁体 的平 衡磁 场力 机制 的 若
精确 计算 结果 , 将对 磁悬 浮研 究 和应用 的科 技领 域 产生 巨大 影响 I . 1 本研 究试 图将 电磁 场数 值计 算 的 ] 结果 数据 导入 到永 磁体 建模 输入 程序 , 以此实 现 再
摘 要 :基 于 ANS YS软件 对 电磁 轴承径 向磁 场 分布 和 磁 场 力进 行 仿 真 与 计 算 , 出径 向磁 感应 得
强度 、 位 矢量 以及 电磁 力的数 据 , 磁 并将 其导 入到 建模 输入 程序 , 采取 电磁 场逆 问题 的方 法 , 再 实
现 全永磁 体 的结 构模 型设 计.
M a ne i e d f r A M YS
G A O e G , XU Shibi ,W A N G — i g — ng Xip n 。
( . le e o e t o c a d El c rc lEn i e i g,Sh n h i n v r iy o gi e rn ce c 1 Co l g fEl c r ni n e t ia g ne r n a g a U i e st fEn n e i g S i n e,S a g a 01 2 h n h i 2 6 0,Ch n ia 2 S h o f M e h t o i g n e i g a d Aut ma i n,S a g a . c o lo c a r n c En i e rn n o to h n h iUn v r iy,Sh n a 0 ( 2,Ch n ) i e st a gh i2 0/ 7 ia

重载磁力轴承力学特性和热特性分析与优化

重载磁力轴承力学特性和热特性分析与优化

重载磁力轴承力学特性和热特性分析与优化*节凤丽王维民刘宾宾(北京化工大学机电工程学院)摘要:磁力轴承在转子系统的稳定性分析中的应用越来越广泛,因此保证磁力轴承特性分析准确极为重要。

为了达到承载力要求,利用Maxwell软件对磁力轴承的定子外径和磁极宽度等进行了优化分析,从而设计出符合要求的结构。

并利用Maxwell软件计算出该磁力轴承在通电状态时产生的损耗,通过和Workbench联合,进行磁-热耦合分析,深入地研究磁力轴承温度场分布情况,从而为该重载磁力轴承的应用提供理论基础。

也对设计的重载磁力轴承进行电磁力标定实验和温升实验分析,为后续研究提供参考。

关键词:电磁力;磁场分析;损耗;温度场分析中图分类号:TH133.3;TK05文章编号:1006-8155-(2018)04-0062-07文献标志码:A DOI:10.16492/j.fjjs.2018.04.0009Analysis and Optimization of Heavy-Load MagneticBearings in Mechanics and Thermal CharacteristicsFeng-li Jie Wei-min Wang Bin-bin Liu(Beijing University of Chemical Technology)Abstract:More and more research are focus on magnetic bearing in the stability analysis of rotor system.Therefore,it is very important to ensure the accuracy of characteristics analysis of magnetic bearings.In order to meet the requirement of bearing capacity,Maxwell software is used to optimize the stator external diameter and the magnet pole width of the magnetic bearing so as to design a structure that reach the requirements.And use Maxwell software to calculate the copper loss and iron loss of the magnetic bearing when it is energized.Through the combination with Workbench,coupling the electromagnetic and temperature fields in order to deeply studying the distribution of the temperature field of the magnetic bearing,so as to provide theoretical basis for the application of heavy-duty magnetic bearings.It is also related to analysis of electromagnetic force and temperature calibration experiments about the designed heavy-load magnetic bearing,providing a reference for the future study.Key words:Electromagnetic force;Magnetic field analysis;Loss;Temperature field analysis;*基金项目:国家自然科学基金项目(51275028,51135001)收稿日期:2018-04-03北京100089 Vol.60,2018,No.4Chinese Journal ofTurbomachinery0引言磁力轴承是集电磁学、转子动力学与控制科学为一体的产物,通过改变输入电流的大小和角度产生用来抵消转子因不平衡产生的干扰力,同时体现了磁能和机械能之间的转化。

永磁磁力轴承的设计计算与分析

永磁磁力轴承的设计计算与分析
B = Br
外磁作用力分析计算时 , 首先用下面的微分算式 表达微小面积在竖向的排斥力 6 2 βdS d F = 1. 6 × 10 B cos 6 2 β( bR2 d β) = 1. 6 × 10 B cos 式中 : b为磁体轴向总长 ; β为微小面积法向与竖 向的夹角 。当夹角从 0 ~180 ° 做积分计算时 , 便得 到单侧的合力为
F近 = KbR 2 Lm B r
2
1
Lg - x
内、 外磁远离的一侧磁力约为
F远 = KbR 2 Lm B r
2
1
Lg + x
平衡力为
F x = F近 - F远 = KbR 2 Lm B r (
2
Lm Lg
5
1
Lg - x
-
1
Lg + x
) ( 10 )
式中 : K1 为常数项 , K1 = 0. 98 × 10 ; A 为磁作用面 积 ; R 为作用半径 。化去力臂 R 可得 Fmax的求导 公式为
1. 35 ) L g , 磁体的轴向高度按合理工作点计算
[8 ]
,
对于钕铁硼或钐钴合金单位磁导在 1. 1 附近较合 理。
的周围不能布满同极磁体 。 本文研究磁力轴承设计涉及的几个主要参数 有 : ( 1 ) 内外磁间隙 L g , 即外磁内半径与内磁外半 径的差值 ; ( 2 ) 中心力 F c , 即轴承一侧内 、 外磁之 间的相互排斥力 ; ( 3 ) 刚性力 F 1 , 即轴偏移距离为 1 mm 时轴承的磁向心平衡力 ; ( 4 ) 支承矩 E , 即内 外磁间隙 L g 与中心力 F c 的乘积 。本节重点讨论 内外磁间隙 L g 以确定磁结构参数 。 如图 1 所示 (内圆是内磁外弧所在圆 , 外圆是 外磁内弧所在圆 ) , 根据内外磁间隙 L g 的设计需 要确定磁体弧长 、 磁体厚度和磁体轴向高度等磁 结构参数 。设 内磁 内半 径为 R1 , 内磁 外半径 为 R 2 , 外磁内半径为 R3 , 外磁外半径为 R4 , 内外磁体 间隙 L g = R3 - R2 , 磁体圆弧夹角为 α, 永磁体弧长 α Ls = R 。按照磁学规律 , 以外磁内弧的中点做直 角的顶点 , 在外磁内弧所在圆上做内直角三角形 AB C, 两个直角边 AB 线和 AC 线所包围的同极磁 体均与外磁内弧中点磁极相斥 , 由图 1 可得 α h = R2 sin 2 α Δh = R2 - R2 cos 2 区域理想磁间隙为 α α ( 1) L g1 = h - Δh = R2 ( sin + cos - 1) 2 2 α α R3 = R2 + R2 ( sin + cos - 1) 2 2 α α ( 2) = R2 ( sin + cos ) 2 2

轴承加热计算公式

轴承加热计算公式

轴承加热计算公式 轴承加热计算公式是工程中常用的计算方法,它可用于确定轴承加热所需的时间和功率。

在设计和维修过程中,正确使用加热计算公式可以确保轴承得到适当的加热,从而避免损坏。

轴承加热的目的是在更换、安装或维护轴承时,通过升温使内部零部件膨胀以便容易安装或拆卸。

加热前必须先确定所需的加热温度,通常这个温度应低于轴承的临界温度。

轴承加热的计算公式主要基于以下几个参数:轴承的外径、内径、宽度,轴承材料的导热系数,以及加热温度与室温之间的温差。

下面将详细介绍这些参数的计算方式。

首先,需要计算轴承的表面积。

轴承的表面积可以通过下面的公式计算得出:表面积 = 2πrL + 2πr²其中,r是轴承的内径的一半,L是轴承的宽度。

其次,计算轴承的体积是为了确定加热所需的热量。

轴承的体积可以通过下面的公式计算得出:体积 = πr²L这个参数可以用来计算加热所需的热量。

接下来,需要计算轴承材料的导热系数。

导热系数是指轴承材料传导热量的能力。

常见轴承材料的导热系数可在工程手册中查得。

然后,需要确定所需的加热温度与室温之间的温差。

通常,在一些工程手册中提供了几种常见加热温差的推荐值,可以根据实际情况进行选择。

最后,根据上述参数,可以计算出轴承加热所需的功率和时间。

加热功率可以通过下面的公式计算得出:功率 = 热量 / (温差 × 时间)时间 = 热量 / (温差 × 功率) 根据实际需求,可以按步骤进行计算。

首先根据轴承尺寸计算表面积和体积,然后通过工程手册查到材料的导热系数。

接着,选择合适的温差,计算出所需的热量。

最后,通过设定的功率或时间计算得出另一个参数。

需要注意的是,在实际应用中,还需要考虑一些额外的因素,如环境温度、加热设备的性能等。

因此,在使用加热计算公式时,应结合实际情况进行调整。

总之,轴承加热计算公式是工程设计和维修中重要的计算方法。

通过合理计算,可以确保轴承得到适当的加热,提高工作效率,并避免因加热不足或过度加热而造成的损坏。

《机械制造》2011年总目次

《机械制造》2011年总目次

| 蛹轰 ◆ t 专 导

嶙 入
基于 A RM 的 四足 机 器 人 分 层 控 制 系 统 … … … … … … … … … … … … … 彭 为 蒋 蓁 种 仿 人 机 械 手 的正 运 动 学 分析 … … 任 燕 宏 韩 致 信

董金 秋 ( -) 1 4 严 镭 ( .) 1 6 基 于 U 的 冲 床 机 械 手 动 力 学 仿 真 … 郭 建 设 孙 广 标 张 云 鹏 等 ( .) G 1 9 H 型 风 轮 气 动 载 荷 的 计 算 研 究 … 沈 寿 林 葛俊 旭 粱 鹏 等 ( . ) 11 3 基 于 Fun 的 泵 的 液 压 结 构 流 体 let 分 析 … … … … … … . … … … . 三 武 蒋 益 飞 毛 龙 等 ( . ) … .王 11 7 基 于 A AMS的摇 摆 式 输 送 机 运 动 学 与动 力 学 D 分析 … …………… …………… 蒙伟安 穆塔里夫 ・ 赫迈德(. ) 阿 11 9
王建江 先

i  ̄ P ) : AMES m 估 盲


脯 百




… …余 鸿 李 涛 . … .江 萋 奠 苎- 机 马静 彭凯 (9 等 . 8) 1
… … … … … … … … … …
机 造4 第5 期 械制 9 6 8
21 /2 0 1 1

设 计 … … … … … … … … … … … 代 元 军 陆 亦工 孙 玉 新 等 ( .2 71 ) 4 自由 度 简 易 焊 接 机 械 手结 构 稳定 性 分析 … 黄 荣 肖 勇 ( .6 71 )
超 细 粉 碎 分 级 机 二 次 进 风 口结 构对 分级 性 能影 响 的 数 值 模 拟 … … … … … … … … … … 侯 运 丰 卢 周 丽 叶 旺盛 (.9 71 ) 脉 冲 器 电 磁 阀 的 优 化 设计 … … … 史宏 江 周 智 勇 李 铁 军 等 (.2 72 )

径向磁力轴承涡流损耗分析与计算

径向磁力轴承涡流损耗分析与计算

阻 率 为 p, 将 坐 标 原 点 并
取 在 硅 钢 片 横 截 面 的 中 心 。 图 1 示 , z坐标 如 所 离 距 离 为 k而 宽 度 为 dk的
轮 储 能 装 置 , 过 降 低 功 耗 可 以延 长 旋 转 部 件 的 工 作 通 时 间 ; 大 型压缩 机 和 电机 中 , 须采 取 冷却装 置 进行 在 必 冷 却 , 则 大量 的热 量可 能使 定 子 和转 子 间的气 隙变 否
能 的 影 响 。 力 轴 承 功 耗 主 要 通 过 转 子 热 膨 胀 和 传 感 磁 器 温 漂 来 影 响 磁 力 轴 承 系 统 的 动 态 特 性 。 感 器 的 温 传
欧姆 定律 得 出 :
d =层 /r P l ( ) 1
式 中
和 r 分 别 为 此 回 路 的 感 应 电 动 势 和 电 1
轴 承 的涡流 损耗 。
1 硅 钢 片 中 的涡 流 损 耗 理 论 分 析
通 过 导 体 的 磁 场 随 时 间 变 化 , 体 中 会 产 生 感 应 导 电 动 势 和 感 应 电 流 。 应 电 流 在 导 体 中形 成 闭 合 回路 , 感 这 种 感 应 电 流 称 为 涡 流 。 流 在 铁 芯 中 引 起 的 电 阻 损 涡 耗 称 为 涡流 损 耗 。 设 穿 入单 片硅 钢 片 的磁 通 在 该截 假
维普资讯
径 向磁 力轴承 涡流损耗分 析 与计 算
口 张 斌 口 胡业发 口 丁 国 平 口 张小 俭
407 300


张薇 薇
武 汉 理 工 大 学 机 电工 程 学 院 摘
武汉
要 :利 用 A S S对 8 径 向 磁 力轴 承 作 了二 维 谐 波分 析 , 到 了在 不 同频 率和 不 同 电流 下 的 磁 场 和 涡 流 分 布 , NY 极 得

磁力联轴器隔离套涡流场与温度场的数值计算

磁力联轴器隔离套涡流场与温度场的数值计算

s l t n s el r ba n d u ai h l wee o ti e .B s d o h n l s ,u i gt e c e iin fh a miso b an d a c r ig t et e r f ud s lr y o a e n te a ay i s sn h o f ce to e t e s in o t ie c o d n t h oy o i i a i , oh l f mi t
A s at I re o etepol f eim laies f em nn m ge sa opig( MS )a i n ig a slt nsel bt c : nodr osl rbe o du k s o r aet ant hfcul r t v h m m e n p t n P C tt r n , ni ua o hl s u n n i
的磁场 中, 内部将产生 涡流 , 其 导致涡流损耗和隔离套 的发热 问题 , 采用二 维有 限元 法对 P C隔离 套区域 涡流场进 行 了计 算 , MS 得 到 了隔离套内的涡流和涡流损耗 。在此基础上结合 流体相似理论得到了散热系数 , 对所建立 的 P C三维 暂态温度场进 行 了数 并 MS
W ANG e — n M ng we
( o eeo Eetcl n ier g& A tm t n Ha i Istt o T c nlg , ri 10 0 , hn ) C l g f l r a E gnei l ci n uo ai , r n ntue f e h o y Hab 5 0 C ia o b i o n 1
t ta intt mp r t e fed o S wa ac l td. Th u v sb t e d o s,tm p r tr fi s lto h l a d matra e i— he3D rnse e e aur l fPM C sc lu ae i e c r e e we n e dy ls e e au e o n ua in s el n e ilr ss tvt fi u ain s e l n ott p e fPM S we egan d. The rs ac r v st e r fr nc o h e in o h iiy o ns lto h l ,a d r ae s e d o C r ie e e rh p o e h e ee e frt e d sg ft e PM S C.

轴承径向力计算公式

轴承径向力计算公式

轴承径向力计算公式轴承是机械设备中常见的零部件之一,在传动系统中扮演着重要的角色。

而在轴承工作时,径向力是一个重要的参数,它代表了轴向的力量。

对于设计和选择合适的轴承来说,了解径向力的计算公式至关重要。

轴承径向力的计算公式可以根据轴承的工作条件和受力情况来确定。

在一般情况下,轴承径向力可以通过以下公式来计算:F = P × d / (2 × b)其中,F代表轴承的径向力,单位是牛顿(N);P代表轴承的等效动载荷,单位是牛顿(N);d代表轴承的直径,单位是米(m);b 代表轴承的宽度,单位是米(m)。

在这个公式中,等效动载荷P是一个关键参数,它代表了轴承所受到的合成动载荷,可以根据轴承的实际工作条件和受力情况来确定。

而轴承的直径和宽度则是轴承的几何参数,直接影响着轴承的承载能力和受力情况。

通过这个简单的公式,我们可以快速计算出轴承在工作时所受到的径向力,从而为轴承的选择和设计提供重要参考。

在实际工程中,轴承的径向力是一个重要的设计参数,设计师需要根据轴承所受的力量来选择合适的轴承类型和尺寸,以确保轴承在工作时能够正常运转并具有足够的寿命。

除了上述简单的公式之外,轴承径向力的计算还可能涉及到更复杂的情况和更详细的参数,比如考虑到轴承的旋转速度、工作温度、润滑条件等因素。

在实际工程中,设计师需要综合考虑这些因素,并结合实际情况来确定轴承的径向力,以确保轴承在工作时具有良好的性能和可靠性。

轴承径向力是轴承设计和选择过程中的重要参数,通过合适的计算公式和综合考虑各种因素,设计师可以准确地确定轴承在工作时所受到的力量,从而为轴承的选择和设计提供重要参考。

希望本文对读者了解轴承径向力的计算有所帮助。

带轴承摩擦情况下的温度场模拟分析

带轴承摩擦情况下的温度场模拟分析

带轴承摩擦情况下的温度场模拟分析摩擦是日常生活中不可避免的现象,特别是在机械制造和工业生产中,需要处理大量的轴承摩擦问题。

由于摩擦会导致机床零件的磨损和热量的产生,热量又会导致机床的温度上升,从而影响机床的性能和寿命。

因此,研究机床摩擦产生的温度场是非常重要的。

机床摩擦产生的温度场是一个非常复杂的问题,需要综合考虑多种因素,例如公差、材料、摩擦系数、表面粗糙度等,因此需要对这些因素进行分析,并通过数值模拟方法来解决这个问题。

在进行机床摩擦温度场数值模拟之前,需要确定各种参数。

首先是轴承的材料和型号。

轴承材料的选择非常重要,它决定了轴承的耐磨性和耐高温性。

常见的轴承材料有钢、铜、铸铁等,不同材料的摩擦系数和温度场分布是不同的。

其次,需要确定摩擦系数和表面粗糙度。

摩擦系数是摩擦性能的重要指标,表面粗糙度决定了接触面积和接触压力大小。

最后,需要确定环境温度和润滑方式,因为润滑方式会影响摩擦系数和温度场分布。

以上参数的确定是进行机床摩擦温度场数值模拟的前提。

在进行数值模拟时,常见的方法是有限元法。

有限元法是一种将连续体离散为有限数目单元的方法,通过代数方程组求解来获得连续问题的数值解。

通过有限元法可以计算出不同点的温度场分布情况,进而可以分析出不同情况下的轴承温度场分布规律。

在进行机床摩擦温度场数值模拟时,需要考虑轴承的摩擦转矩。

摩擦转矩是轴承在旋转时产生的力矩,转矩的大小和方向取决于轴承材料、表面粗糙度、环境温度、润滑方式等因素。

摩擦转矩会引起轴承产生热量,热量的分布和大小对机床性能和寿命产生重要影响。

因此,数值模拟中必须考虑摩擦转矩的大小和分布情况。

基于上述参数和数值模拟方法,可以进行机床摩擦温度场分析。

在进行仿真实验时,需要将轴承安装在实验台上,通过一定的加载方式施加负载,以模拟实际使用环境。

通过对不同参数和条件下的数值模拟和实验,可以得出机床摩擦产生的温度场分布规律。

得出机床摩擦产生的温度场分布规律后,可以采取合适的措施来降低轴承产生的热量和延长机床寿命。

高频非晶合金轴向磁通永磁电机温度场计算

高频非晶合金轴向磁通永磁电机温度场计算

高频非晶合金轴向磁通永磁电机温度场计算孙明灿;唐任远;韩雪岩;佟文明【摘要】高频非晶合金轴向磁通永磁电机永磁体涡流损耗分布不均,所以在电机温度场计算时不能简单地给永磁体赋一个平均生热率,需要根据永磁体不同位置的涡流损耗密度赋相应的生热率.本文将永磁体分成多块,利用有限元分别计算每块永磁体上的涡流损耗大小,给出了永磁体的不同位置涡流损耗分布规律.根据涡流损耗分布规律,改进了的永磁体分块原则,提高了电机温升计算效率.最后,利用有限体积法对考虑涡流损耗分布和未考虑涡流损耗分布两种情况下电机的温升分别进行了计算,结果显示,考虑涡流损耗分布计算出的电机温升结果更接近实测值.%According to the non-uniform distribution problem of eddy current loss in permanent magnets of high fre-quency amorphous alloy axial flux permanent magnet machine, an average heat rate should not be entrusted to the permanent magnets during calculating the temperature, and according to the eddy current loss distribution in perma-nent magnets, the different heat rates should be entrusted to the different positions of permanent magnets. The eddy current losses of every permanent magnet blocks which were divided from a whole permanent magnet were calculat-ed by finite element method, and the eddy current loss distribution rule in different position of permanent magnets was presented. According to the eddy current loss distribution rule, the block principle of permanent magnet was improved, and then, the efficiency of temperature field calculation was increased. Finally, the temperatures of a machine were calculated considering andwithout considering the eddy current loss distribution. Calculation results show that the latter is closer to the test result.【期刊名称】《电工电能新技术》【年(卷),期】2017(036)006【总页数】8页(P54-61)【关键词】轴向磁通永磁电机;温度场;涡流损耗;生热率;有限体积法【作者】孙明灿;唐任远;韩雪岩;佟文明【作者单位】国家稀土永磁电机工程技术研究中心,沈阳工业大学,辽宁沈阳110870;齐鲁工业大学电气工程与自动化学院,山东济南250353;国家稀土永磁电机工程技术研究中心,沈阳工业大学,辽宁沈阳110870;国家稀土永磁电机工程技术研究中心,沈阳工业大学,辽宁沈阳110870;国家稀土永磁电机工程技术研究中心,沈阳工业大学,辽宁沈阳110870【正文语种】中文【中图分类】TM351非晶合金具有损耗低的特点,应用于高频高速电机中对于提高轴向磁通永磁(Axial Flux Permanent Magnet,AFPM)电机转矩密度和效率效果明显[1,2]。

径向磁力轴承的结构分析与优化设计方法

径向磁力轴承的结构分析与优化设计方法


设 计 万 法 之 一
c=
+b 。=
中 图 分 类 号 :H 3 . T 1 33
D I1.9 3ji n 10 O :0 3 6/.s .0 7—14 2 1. 10 7 s 4 X.0 0 O . 1
从 电磁轴承 出现以来 , 人们就开始关 注设计 与 现实之 间的关 系 。到 2 0世纪 8 0年代 , 电机磁极 仿
笔 者最后 以一 个 实 际 的例 子进 行 了计 算 , 并 同仿 电机磁极极 靴模 式 设计 方 法 进行 了对 比 , 从 定性 到定 量给 出 了简 化 的非 极靴 磁极模 式与仿 电 机 磁极极 靴模式 设计 方法 的异 同点 。
和 g 以及 和 D:分 别 如 图 2和 图 3所 示 )轴 , ( , 承 的磁 极数 为 Ⅳ 。
根据图中的几何关系, 有下列等式成立 :
收 稿 日期 :0 9一 9— O 20 o 3 .
作者简介 : 万金 贵(9 2一) 女 , 17 , 湖南衡阳人 , 上海第二工业大学实训中心讲师

要: 针对径 向电磁轴承 的结构及优化问题进行分 析研究 。以 8磁极径 向电磁轴承为对象 , 分析 了简化 的
非极靴模式设计磁极结构尺寸的两种设计方法, 并推导了具体的步骤。分析结果表明: 在仅考虑电磁轴承的
结构影 响 , 当磁极与线圈的周向宽度比约为 1 2时 , 且 : 设计的电磁轴承可 以获得最 大的力。给 出了一个实 际 的算例 , 将其结果与传统的仿电机磁极极靴模式设计进行对 比, 从定性 与定量 的角度分析 了两者的异同。 关键词 : 向电磁轴承 ; 径 结构设计 ;优化设计
参看 相关 文献 。 观察 式 ( 4 1 )~式 ( 6 , 以得 到 : 1 )可
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1 温 度 场 分 析
物 体 中 所 有 点 温 度 的 总 体 称 为 温 度 场 。 温 度 场 按
温 度 与 时 间 的 关 系 可 分 为 非 稳 态 和 稳 态 温 度 场 两 大 类 。在 非稳 态温 度场 中 , 度 随时 问 和地点 而变 。 温 由 传 热 学 理 论 可 知 . 力 轴 承 物 理 模 型 应 归 为 磁 在 一 定 初 始 条 件 、一 定 边 界 条 件 下 的 非 稳 态 热 传 导 。 文 中 所 研 究 的 径 向 磁 力 轴 承 ( 图 l所 示 ) 一 个 圆 如 是
损 耗 影 响 了 系 统 的 性 能 和 应 用 范 围 . 此 对 磁 力 轴 承 因 发 热 损 耗 的研 究 与 计 算 是 一 个 亟 待 解 决 的 问 题 川。
轴 承 寿 命 实 质 上 取 决 于 控 制 电 路 的 元 器 件 寿 命 , 机 比
械 接 触 应 力 疲 劳 寿 命 要 长 得 多 , 周 转 速 高 , 对 转 圆 可 子 位置进 行精 确控 制 , 承 刚度 和阻尼 可控 可调 。 轴 在 真 空 环 境 下 , 力 轴 承 的 发 热 损 耗 主 要 由 铜 损 磁 耗 、 损 耗 两 部 分 组 成 [ , 热 损 耗 对 磁 力 轴 承 主 要 有 铁 3 发 3 以 下 几 方 面 的 影 响 : 1 在 某 些 特 殊 场 合 , 量 的 热 量 ( ) 大
— —
磁 极 对 数/ 极 线 圈 匝 数/ 匝
线 圈 的 线 径/ m a r
8 12 9
O7 5 .1

等 优 点 , 及 在 大 型 磁 轴 承 系 统 中制 作 叠 片 转 子 困 难 , 以 实 心 转 子 得 到 广 泛 应 用 [ 。但 转 子 为 实 心 时 , 产 生 的 9 ] 所
业 出版 社 . 0 1 20. 段海波, 枚. 气机 叶片罩量优化 的数学模型研究 [ . 马 压 C]
3 结 论
本 文 利 用 ANS YS 作 为 计 算 分 析 平 台 . 开 发 了 航 发 叶 片 有 限 元 建 模 与 罩 量 优 化 设 计 系 统 . 系 统 可 以 该 快 速 实现 叶 片 的有 限元 建模 、 量 调 整 以及 罩 量优 化 罩
涡 流 很 大 , 涡 流 将 通 过 磁 场 作 用 产 生 切 向 力 . 切 向 此 此 力将 产 生磁 阻尼 。 起 能量 损耗 : 引
AJI V P: ( 6)
线 圈 导 线 截 面 积/1 n m
定 子 与 转 子 的 间 隙/ m a r
O4 .
03 -
老 化 , 命 降低很 快 。( ) 子热 膨胀 和传 感器 温漂会 寿 3转
影 响 磁 力 轴 承 系 统 的 动 态 特 性 。 鉴 于 磁 力 轴 承 的 发 热
1J
体 的 典 型 机 电 一 体 化 产 品 . 传 统 轴 承 相 比 , 有 如 与 它
下 优 点 : 接 触 、 润 滑 , 全 消 除 了 磨 损 。 因 此 . 力 无 无 完 磁
收 稿 日期 :0 0年 l 21 2月
柱 体 , 采 用 圆 柱 体 坐 标 系 。 根 据 傅 里 叶 定 律 和 能 量 故 守 恒 原理 , 微 元体 导热 微分 方程 : 得
00 。 优 化 任 务 提 交 后 , 代 过 程 稳 定 , .6 迭 目标 函 数 的 迭
参 考 文 献
可 能 使 定 子 和 转 子 间 的气 隙 变 小 . 能 会 有 接 触 碰 撞 可
的 危 险 。 ( ) 热 会 对 系 统 的 可 靠 性 产 生 一 定 的影 响 。 2发
}湖 北 省 自然 科 学基 金重 点 资助 项 目 ( 号 :0 9 D 2 ) 编 20 C A0 8 武 汉 市学 科 带 头 人 计划 项 目 ( 号:0 9 13 5 7 编 205805)
中 国 航 空 学 会 第 八 届 发 动 机 结 构 强 度 振 动 学术 会 议 论 文 集. 西安 : 北 工业 大学 出版 社 , 9 6 8 — 3 西 19 :0 8 .
杨军 刚. 力载荷 作用下 的结构 拓扑形 状联合 优化 『 . 压 D1
西 安 : 北 工 业 大 学 . 0 9 西 20.
鲁= 軎【 ) A + , 軎 誓
表 1 径 向轴 承 的主 要参 数
( 2 )
△尸l F P =A
△Pc
( 4)
径 向磁 力轴 承 的 定 子一 般 是 采用 叠 片式 硅 钢 片 ,
当铁芯 中 的磁通 密度 发生 变化 时会 产生 涡流 。分 层铁
本 文 主 要 研 究 径 向 磁 力 轴 承 的 温 度 场 分 布 .所 研
效 性 。
叶 片强 度 与振 动 计 算 f ] 北 京 : 三 机 械 工 业 部 第 六 研 Z. 第
究 院 1 8 . 91
《 空 发 动 机 设 计 手 册 》 编 委 会 . 航 空 发 动 机 设 计 手 航 总 《
册》 1 : 第 8册 叶片 轮 盘 及 主 轴 强 度 分 析 [ . 京: 空 工 M]北 航

设 计 。工 程算 例 表 明 , 系 统 界 面 操作 简 单 , 用 方 该 使 便 , 以 有 效 地 提 高 用 户 的 叶 片 强 度 计 算 效 率 和 罩 量 可
优 化设 计效 果 , 有较 强 的实际 问题处 理 能力 。 具
( 辑 日 月 ) 编
f 21 囹 0/ 16
对 称 , 料 物 性 参 数 取 常 数 , 等 式 右 边 第 二 项 为 0, 材 故 三 维方 程简 化为 二维 方程 . : 即
pc
P 线 圈 电 阻 率 , c为 Qm ; 为 绕 线 槽 1 横 截 面 积 , ; 4 2 t m K
为 面 积 系 数 ; 为 匝 数 ; 为 电 流 A 。 磁 力 轴 承 的铁 损 △ 主 要 南 涡 流 损 耗 △尸 w和 磁 滞 损耗 A c 成 : P 组
机械制造 4 卷 第 52 9 6期
p } A 击 参 ) c 軎(等卜 鲁= r

2. 2
径 向 磁 力 轴 承 的 结 构 及 其 热 源 分 布
以径 向磁 力轴 承为 研究 对象 , 结 构包 括转 子 、 其 定
軎 誓 ) +
( 1 )
子 。 磁 力 轴 承 中 的 发 热 主 要 有 机 械 损 耗 、 损 耗 、 损 铁 铜 耗 和 附加损 耗 。本文 主 要考虑 铜损 耗 和铁损 耗 。 磁 力 轴 承 中 的 发 热 主 要 由 铜 损 耗 和 铁 损 耗 两 部 分 组 成 ,。 磁 力 轴 承 空 载 时 , 圈 消 耗 电 流 产 生 热 量 是 8 1 线 磁 力 轴 承 部 件 温 升 的 主 要 原 因 。把 这 种 能 量 的 消 耗 称
磁 力 轴 承是 利 用 磁 场 力 将 转 子 稳 定 悬 浮起 来 且
轴 心 位 置 可 甫控 制 系 统 控 制 的 一 种 新 型 轴 承 , 集 是 机 械 学 、 学 、 制 理 论 、 磁 学 、 算 机 科 学 等 于 一 力 控 电 计
当 介 质 温 度 超 过 其 许 可 工 作 温 度 时 。 缘 材 料 将 急 剧 绝
径 向 磁 力 轴 承 的 场 分 析 与 计 算 l 皿度 日
口 辛 露 口 吴 华春
武汉 407 300 武汉 理 工 大 学 机 电 工 程 学 院
摘 要 : 力轴 承 一 般 都 安 装在 密封 的 壳体 内 , 风 和散 热 条件 差 , 磁 通 系统 温度 过 高会 导 致 转 子 部件 热 膨 胀 . 生热 应 产 力 或 改 变磁 力轴 承 定 子 与 转子 间的 间 隙 , 而 降低 系统 的 可 靠性 。 用 A S S热 分析 模 块 对 径 向磁 力 轴 承进 行 温度 场 数 从 采 NY 值 分析 , 考 虑传 导和 对 流 的 传 热 方 式基 础 上 , 立径 向磁 力轴 承 热 态 分析 有 限 元模 型 , 到 了径 向磁 力轴 承 的温 度 场 分 在 建 得
为铜 损 。 发 热可 用下 式计 算 3)
式 中 :
为损 耗 功 率 , ; W Z 为 每 匝 线 圈 平 均 长 度 , I n;
热 而 使 微 元 体 在 单 位 时 间 内 增 加 的 能 量 ( 散 项 ) 扩 。 温 度 场 模 型 中 ,根 据 材 料 物 性 参 数 及 传 热 情 况 轴
究 的 径 向 磁 力 轴 承 的 具 体 参 数 如 表 1所 示 。
芯 中 的损 耗 可 按 下 式 计 算 :
A P ̄ =k


F e
( 5)
参 数 名
定 子外 径 / m a r 定子 内径 / r u tn 转子外径/m a r 径 向 轴 转 子 内径 / m a r
2 径 向磁 力轴 承 的 热仿 真 分 析
21 温 度 场 分 析 的 理 论 方 法 .
式 中 : 为 切 向 力 , V 为 切 向 速 度 , s N; m/ 。
磁 滞 损 耗 主 要 是 通 过 磁 滞 同线 或 实 验 数 据 统 计 计 算 得 出 。 对 于 铁 材 料 , 磁 通 密 度 在 02 .T 时 。 算 当 .~15 计
参 数值
1O l 5 5 5. 44 3 2
式 中 : 为 涡 流 损 耗 修 正 系 数 i 为 重 复 磁 化 频 率 ,~; s

为 最 大 磁 通 量 密 度 或 磁 通 密 度 幅 值 , V 为 其 磁 T;
化总体 积 . 。 m。
当 径 向 轴 承 中转 子 结 构 为 叠 片 时 , 流 损 耗 很 小 。 涡 但 由 于 非 叠 片 ( 心 ) 子 具 有 造 价 低 、 材 料 强 度 高 实 转 且
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