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题名用于微重力试验的气磁混合悬吊单元研制
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作者
张晓峰
张哲源
徐晋
李斌
王利桐
陈雨含
王灏
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机构
天津大学机械工程学院
天津大学电气与自动化学院
天津航天机电设备研究所天津市微低重力环境模拟技术重点实验室
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出处
《摩擦学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第11期1353-1360,共8页
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基金
国家自然科学基金项目(52075369)
天津市微低重力环境模拟技术重点实验室开放课题(WDZL-2021-01)资助。
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文摘
传统被动式跟随悬吊法应用中摩擦干扰力大的问题影响了微低重力试验的精度,本文中结合悬吊法和气浮法的优点,利用气体轴承极低摩擦力的特点,设计了一款气磁混合悬吊单元原理样机,以提高被动式跟随悬吊法微低重力试验的精度.首先介绍了气磁混合悬吊单元的工作原理,对气磁模块的布局方案进行了初选,选择了环形气体止推轴承与中央磁吸力单元组合的结构形式.设计了独特的永磁-电磁模块,并对其电磁吸力特性进行了分析,分析结果显示在气隙厚度为0.65 mm左右时,磁力能够保持在2 kN左右,得到了0.3~1.0 mm气隙长度下混合磁单元的磁力及刚度变化曲线.气体止推轴承采用大块多孔石墨作为节流器,能够在较小的空间尺寸中实现最大的承载能力,应用有限元方法对多孔质气体轴承的承载能力进行了分析,并进行了网格无关性分析,确定了计算模型的规模.对供气压力和渗透率等主要参数的影响规律进行了分析,分析结果显示选定的工作参数可在20μm气膜厚度下实现2 kN的承载.完成了气磁混合悬吊单元的结构设计,并试制了3台样机.针对气浮轴承进行了多孔材料渗透率测试.针对气磁混合悬吊单元,考虑到测试的安全性,设计了倒扣拉力法试验装置进行了气磁混合悬吊单元承载能力测试.针对气磁混合单元的极限承载能力和承载-位移特性进行了测试.基于恒定磁吸力及非线性磁吸力假设,将气磁混合单元的承载-位移特性转化为气体轴承的承载-位移特性,并与气体轴承承载能力的理论分析结果进行了比较.试验结果显示:试制的3台样机其最大极限承载能力均在2.4 kN以上,在安全系数3的条件下,可以承载80 kg的重物悬挂;磁吸力设计过程中应当使用非线性假设进行计算校核,得出的气膜承载能力与理论分析能够较好地吻合.
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关键词
微低重力试验
气磁混合
多孔质气体轴承
悬吊法
有限元法
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Keywords
micro-low gravity test
air-magnetic hybrid
porous gas bearings
suspension method
finite element method
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分类号
TH133.36
[机械工程—机械制造及自动化]
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题名石墨多孔介质气体轴承研究综述
被引量：3
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作者
丁水汀
张向波
杜发荣
姬芬竹
周煜
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机构
北京航空航天大学航空发动机研究院
北京航空航天大学能源与动力工程学院
北京航空航天大学交通科学与工程学院
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出处
《航空学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第10期500-517,共18页
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基金
国家自然科学基金(51775025,51175018)
中国汽车产业创新发展联合基金(U1664257)
国家重点研发计划(2017YFB0102102,2018YFB0104100)。
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文摘
多孔介质气体轴承能够产生均匀的气膜压力,支撑转子系统。其具有摩擦损失小、良好的刚度和阻尼特性等优点,在旋转机械中具有良好的应用前景。在对国内外石墨多孔介质气体轴承重要发展历程及特点进行综述的基础上,阐明径向、止推、可倾瓦、局部多孔介质4种多孔介质气体轴承的结构特征和应用前景。在理论基础、静态特性、动态特性、转子系统及相关的试验方面,讨论了径向多孔介质气体轴承关键技术的研究现状及进展。剖析了多孔介质气体轴承材料和制备工艺的发展趋势,指出了多孔介质气体轴承的未来发展方向,包括理论模型中耦合速度滑移边界条件,结构上采用双层多孔介质以及先进的检测和试验技术。为多孔介质气体轴承的产业化发展提供了技术支持。
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关键词
多孔介质气体轴承
理论与试验方法
静态特性
动态特性
石墨
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Keywords
porous gas bearings
theories and experimental methods
static characteristics
dynamic characteristics
carbon-graphite
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分类号
V233.4
[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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