为提高H型平台双直线电机运动控制系统的抗干扰能力和同步运动性能,提出一种基于位置环和速度环双环偏差的交叉耦合滑模同步控制方法。采用交叉耦合算法建立双直线电机偏差(跟踪误差)的耦合关系,输出同步误差,并结合滑模控制器,实现跟踪误差与同步误差的同时收敛。基于仿真实验对比分析单位置环、单速度环和位置-速度双环3种交叉耦合结构的滑模控制在扰动输入后的位置跟踪性能和同步控制性能。仿真结果表明:位置-速度双环控制方的电机位置跟踪性能和同步控制性能较单位置环控制方法分别提升60.6%和51.95%,较单速度环控制方法分别提升85.0%和41.91%,为平台的同步性控制应用提供了参考。

上游泵送机械密封可通过端面槽型等参数的设计实现低泄漏、低摩擦、长寿命的优异性能。本文对一种新型的多列品字形螺旋槽上游机械密封的密封性能进行了数值研究,建立了密封间隙内含有气液分界面的多列螺旋槽上游泵送机械密封流场仿真模型,并基于该模型对比了经典双列八字螺旋槽和新型多列品字螺旋槽在不同压差下的密封性能变化规律。计算结果表明,在本文参数条件下,压差波动时,多列品字螺旋槽相比双列八字槽具有更加稳定的密封性能、液体润滑面积和更强的承载性能。本文进一步研究了品字槽中副下游槽的槽深和螺旋角等几何参数对密封性能的影响规律,为这种多列螺旋槽上游泵送密封的槽型参数设计提供理论指导依据。

为解决高速电动机风磨损耗大,高速时转子所受机械应力大,滚动轴承发热严重等问题,提出了一种以气浮轴承为关键支承技术的超高速实心转子电动机结构,在高真空环境下计算其各部分损耗及瞬态热,通过有限元分析了电动机主要部分温度分布,结果表明:电动机转速1.0×105 r/min时,电枢绕组、励磁绕组、转子的最高温度在允许范围内,验证了高真空环境下以气浮轴承为支承技术的超高速实心转子电动机结构的可行性。

旋转轴唇形密封应用广泛,泵送率和摩擦力矩是评价密封性能的主要依据。基于反向泵送机制,提出一种研究唇形密封性能的解析模型。基于静态力学特性有限元仿真和粗糙峰微单元流场分析,结合混合润滑模型计算结果,建立泵送率和摩擦力矩的计算公式,通过台架实验确定公式中的待定常数。采用解析公式计算其他唇形密封泵送率和摩擦力矩,计算结果与实验测量值、数值仿真结果具有很好的一致性。该解析模型计算简单,可以用于唇形密封的工程设计与分析。

为了正确提取磁悬浮轴承跌落过程中发生反向涡动时轴轨迹的时频特征,本文引入了广义线性调频小波变换(GLCT).为分析不同时频方法在信号时频特性分析的优缺点,分别采用了短时傅里叶变换、Wigner-Ville分布、GLCT和Hilbert transform对磁悬浮轴承跌落过程中反向涡动情况下轴系Y轴(竖直)方向上的位移信号进行了处理.结果显示,短时傅里叶变换因为分析窗不具备瞬时频率调频率的自适应性,时频聚焦性不理想,瞬时频率的计算精度易受其影响;Wigner-Ville分布中交叉项会混淆真实时频分布,也会带来计算误差;而Hilbert transform过分依赖信号光滑性,噪声影响较大;GLCT具备理想的时频聚焦性,易于获得正确的瞬时频率.这有利于后续重新悬浮控制程序的开展.