刘强 作品数:7 被引量:49 H指数:5 供职机构: 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院新型惯性仪表与导航系统技术国防重点学科实验室 更多>> 发文基金: 国家杰出青年科学基金 国家重点基础研究发展计划 国防科技技术预先研究基金 更多>> 相关领域: 航空宇航科学技术 机械工程 更多>>
磁悬浮飞轮锁紧保护效果的检测 被引量:2 2015年 综合考虑磁悬浮飞轮系统及其现有锁紧机构的各项性能,提出了一套检验飞轮锁紧机构保护效果的方法。以可重复抱式锁紧机构为例,从飞轮系统性能、宏观振动响应和微观损伤三方面对锁紧机构的保护效果进行了评测。通过对比分析磁悬浮飞轮和锁紧机构在环境力学试验前后的性能测试数据,判断两者性能是否正常。环境力学试验中,利用加速度力学传感器和电涡流位移传感器分别检测飞轮系统频谱响应和飞轮定、转子间的相对振动位移,评价锁紧机构的宏观保护效果。力学试验后,采用扫描电子显微镜(SEM)和能量色散谱仪(EDS)分析锁紧面内的磨损形貌和元素成分,对锁紧机构的微观保护效果进行评价。该检测方法对同类航天产品的检测具有很好的借鉴意义。 刘强 刘强 刘强关键词:磁悬浮飞轮 锁紧机构 微动磨损 微框架效应磁悬浮飞轮转子轮缘优化设计 被引量:12 2012年 基于由磁阻式锥形磁轴承和洛伦兹力磁轴承组成的五自由度微框架磁悬浮飞轮,对转子轮缘进行了优化设计。根据飞轮转子结构特性,提出以质量为优化目标,对轮缘质量、极转动惯量和一阶共振频率等进行理论分析和研究,确定了优化变量。应用优化设计软件iSIGHT集成有限元分析软件ANSYS,采用序列二次规划算法,以一阶共振频率、极转动惯量、最大等效应力、极惯性矩与赤道惯性矩之比等作为约束条件并考虑轮辐根数对轮缘质量的影响,对轮缘进行了优化计算,得到了相关变量的最优化结果。结果表明,其他变量最优、轮辐根数为3时,轮缘具有最小质量为2.036kg,比初始质量2.226kg减小了8.54%。提出的优化方法提高了转子设计的合理性和效率,对飞轮系统整体优化设计具有重要意义。 汤继强 韩雪飞 刘强关键词:磁悬浮飞轮 五自由度 优化设计 磁悬浮飞轮锁紧保护技术研究与发展现状 被引量:11 2014年 介绍了国内外常用的磁悬浮飞轮用一次性锁紧装置和可重复锁紧装置,分析了它们的结构和工作原理。综述了这些磁悬浮飞轮用锁紧装置的研究现状及其在卫星姿态控制系统中的应用。介绍了国外一次性内/外锁紧方案,结合各种方案结构示意图,给出了不同锁紧装置的适用场合。为克服一次性锁紧装置不可重复锁紧/解锁的缺点,论述了国内可重复锁紧装置的发展过程,重点分析了基于楔形块自锁的可重复内锁紧装置和可重复抱式外锁紧装置。展望了锁紧保护技术的未来发展方向,指出基于单执行机构的可重复内锁紧装置、高锁紧刚度、高阻尼可重复锁紧装置和锁紧保护效果评价方法是磁悬浮飞轮保护技术的研究重点。 刘强 刘强 刘强关键词:磁悬浮飞轮 锁紧装置 磁轴承 磁悬浮飞轮新型锁紧装置的振动测试与分析 被引量:5 2012年 为了检验新型可重复锁紧装置在卫星发射主动段对磁悬浮飞轮的保护效果,采用三轴正弦扫频振动和随机振动模拟发射振动工况对其进行振动测试实验。提出了基于电涡流位移传感器的转子振动位移检测方法,以及基于扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,简称SEM)和能量色散谱仪(energy dispersive spectroscopy,简称EDS)的锁紧接触面形貌分析方法,对锁紧装置的宏观、微观保护效果进行评估分析。振动测试结果表明,飞轮转子最大振动位移为45μm,小于100μm的飞轮保护间隙,锁紧装置对飞轮起到了有效的保护作用。微观分析则揭示出,锁紧接触面内存在脆性断裂和疲劳断裂两种微动磨损机制,并伴有氧化反应发生,可以采取微动抑制措施进一步改善锁紧保护效果。 刘强 房建成 韩邦成关键词:锁紧装置 磁悬浮飞轮 微动磨损 基于自锁原理的磁悬浮飞轮电磁锁紧机构 被引量:17 2009年 为满足空间用磁悬浮飞轮在发射过程的性能需求,提出了一种基于机构自锁原理的可重复电磁锁紧机构。针对磁悬浮飞轮设计了质量为158 g的锁紧/解锁机构,尺寸为45 mm×49 mm×40 mm。给出了锁紧/解锁机构的组成和工作原理,建立了锁紧/解锁机构的数学模型。针对地面和空间两种环境,分析了机构在锁紧和解锁过程中锁紧力和解锁力的变化曲线,并根据某型卫星发射过程中的正弦振动、随机振动和冲击力学试验验证了锁紧机构。结果表明,该机构最大锁紧力为650 N,保持锁紧和解锁状态的力分别为133.8 N和-9.4 N,可有效实现锁紧和解锁功能,重力对锁紧机构的性能影响很小,从而为磁悬浮飞轮的空间应用奠定了技术基础。 韩邦成 刘强关键词:磁悬浮飞轮 锁紧机构 自锁 磁悬浮飞轮锁紧装置及其优化设计 被引量:13 2010年 针对磁悬浮飞轮用一次性锁紧装置不可重复锁紧/释放的缺点,提出了一种基于电机、碳纤维弹片和钢丝绳的可重复锁紧装置,并给出了锁紧装置的结构和工作原理。根据执行锁紧过程碳纤维变形状况,将其分为弯曲变形和受压变形两个阶段,并在此基础上对锁紧装置进行了受力分析。利用多学科优化软件iSIGHT集成有限元分析软件对碳纤维弹片进行了优化设计,以材料强度、结构反力和共振频率多学科要求同时作为约束条件,采用针对离散变量的全域遍数法嵌套连续变量的序列二次规划法对碳纤维弹片质量进行优化。优化结果显示,碳纤维弹片个数为12时,碳纤维质量达到最小为46g,比初始质量112g减少了59%。结果表明,该优化方法提高了锁紧装置设计的可靠性和效率,对飞轮系统整体优化设计有重要意义。 刘强 房建成 韩邦成 白国长关键词:磁悬浮飞轮 锁紧装置 混合离散变量 有限元 磁轴承 磁悬浮飞轮用可重复抱式锁紧装置 被引量:14 2012年 针对磁悬浮飞轮锁紧装置用整体碳纤维弹片不便拆卸和一次性锁紧装置不可重复锁紧/解锁的缺点,提出了一种基于分立式弹片释放机构的可重复抱式锁紧装置。介绍了锁紧装置的结构、工作原理和弹片方案,通过将弹片释放机构等效为悬臂梁-质量块模型,对其进行了静力学和动力学分析。基于分析结果,选择灵敏度较高的结构参数作为优化设计变量,并考虑结构强度、解锁力和一阶共振频率,以软件iSIGHT为平台,对弹片进行多学科优化设计。优化结果表明,弹片个数为10时,弹片总质量达到最小为207g,比初始质量477g减少了56.6%。根据优化结果加工了一套锁紧装置,并利用正弦扫频振动和随机振动试验对其进行验证,验证结果显示该锁紧装置能够有效保护飞轮系统。 刘强 刘强关键词:磁悬浮飞轮 锁紧装置 优化设计 静力学 动力学