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水润滑轴承加载装置动态磁热耦合机理研究

王楠 袁哲 赵一帆 梁应选 岳晓奎

王楠,袁哲,赵一帆, 等. 水润滑轴承加载装置动态磁热耦合机理研究[J]. 机械科学与技术,2023,42(2):190-197 doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200608
引用本文: 王楠,袁哲,赵一帆, 等. 水润滑轴承加载装置动态磁热耦合机理研究[J]. 机械科学与技术,2023,42(2):190-197 doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200608
WANG Nan, YUAN Zhe, ZHAO Yifan, LIANG Yingxuan, YUE Xiaokui. Research on Dynamic Magneto-thermal Coupling Mechanism of Loading Device for Water-lubricated Bearing[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2023, 42(2): 190-197. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200608
Citation: WANG Nan, YUAN Zhe, ZHAO Yifan, LIANG Yingxuan, YUE Xiaokui. Research on Dynamic Magneto-thermal Coupling Mechanism of Loading Device for Water-lubricated Bearing[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2023, 42(2): 190-197. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200608

水润滑轴承加载装置动态磁热耦合机理研究

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200608
基金项目: 国家自然科学基金项目(51605269)、陕西省科技厅重点研发计划项目(2021GY-323)及陕西省高校青年杰出人才支持计划项目(SLGQD1802)
详细信息
    作者简介:

    王楠(1983−),副教授,硕士生导师,博士,研究方向为机电设备智能监测与控制,无线传感网络理论与应用,heroyoyu@126.com

  • 中图分类号: TH39

Research on Dynamic Magneto-thermal Coupling Mechanism of Loading Device for Water-lubricated Bearing

  • 摘要: 针对水润滑轴承动态试验研究中电磁加载装置发热以及电磁力不稳定等现象,为了给轴承研究提供准确载荷,对电磁加载装置动态下的磁热耦合机理进行研究。首先建立了电磁加载装置能量损耗数学模型,对能量损耗进行理论分析;其次,构建了电磁加载装置物理模型,进行磁热耦合仿真分析,得到了磁感应强度、铜损耗以及铁损耗的变化规律;最后,进行电磁加载装置能量损耗试验。研究结果表明:动态下电磁力不稳定的主要原因是加载装置存在能量损耗,且以铜损耗与铁损耗为主;能量损耗与轴转速、加载装置激励电流以及初始温度有关,在激励电流1 ~ 3 A、转速0 ~ 1800 r/min以及温度22 ~ 50 ℃工况下,电磁力试验值与仿真值最大误差为4.7%。
  • 图  1  电磁加载装置结构与受力分析

    图  2  能量损耗分布

    图  3  加载装置网格划分

    图  4  不同时刻加载装置磁感应强度(300 r/min)

    图  5  不同轴转速下加载装置最大磁感应强度

    图  6  加载装置铜损耗云图

    图  7  加载装置铁损耗

    图  8  加载装置各部分温度分布(700 r/min、2 A)

    图  9  加载装置能量损耗仿真结果

    图  10  测试系统结构图

    图  11  能量损耗试验现场

    图  12  温度测试

    图  13  加载装置能量损耗试验结果

    图  14  不同激励电流、温度及转速下的电磁力变化

    表  1  加载装置热材料

    参数加载盘线圈电磁铁
    密度7.65 kg/dm3 8900 kg/m37.759 g/cm3
    热导率42.5 W/(m·K)397 W/(m·K)1046.7 W/(m·K)
    比热容502.4 J/(kg·C)504 J/(kg·C)460 J/(kg·C)
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-04-11
  • 网络出版日期:  2023-03-27
  • 刊出日期:  2023-02-25

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