风湿性二尖瓣狭窄伴关闭不全

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轴承等效电容和等效电阻 [复制链接]

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结合深沟球轴承的结构,假设电机轴承在Hertz接触面积内,赫兹接触电容等效为由2个椭圆形平板电极和介质为润滑油膜构成的平板电容Chertz,可以计算为:

式中ε0为真空介电常数;εr为润滑脂相对介电常数,样机轴承润滑脂εr=2.5;Shertz为赫兹接触面积,可以计算为:

对非Hertz接触面部分,可以等效为电机轴承外圈、空气与轴承内圈构成的空气电容Cair,可以计算为:

其中,

式中:R为滚球半径;r1为轴承滚道半径;r为在YOZ平面滚动体上的点与滚道间隙为hHertz时该点到接触点的距离,以轴承为例,如图所示:

对于球轴承,在转速为r/min,轴承温度为40℃,电机不带负载运行状态下,电机轴承等效电容如下图所示:

由以上计算可知,轴承电容以赫兹接触面内产生的赫兹电容为主。如果忽略空气电容,可只考虑因轴承变形和油膜产生的赫兹电容。在不同的轴承温度下,轴承油膜参数不相同,轴承电容也不同。对Y2-L1-4电机,分别取电机轴承温度为-20、20、40℃,电机转速从r/min到0r/min进行计算,电机轴承等效电容随轴承温度、转速的变化如下图所示:

从上图中可以看出轴承等效电容并不是恒定不变的。转速一定时,随着温度的上升,等效电容增大。在温度一定时,轴承的等效电容随着转速的增大而减小,温度越高,电容随转速变化越大。在转速增加到一定数值时,电容的变化就很小了。

轴承等效击穿电阻

变频供电电机拖动系统中,当轴电压大于油膜击穿电压临界值时,油膜被击穿,产生EDM电流。EDM电流的大小与轴承等效电阻有密切的关系。随着时间的增加,轴承温度升高,产生的熔点也增加。电机轴承滚动体和滚道之间存在凸点,滚球与滚道之间产生点与点之间的金属接触,即电阻性接触。在油膜接触区域,每一个金属接触点的等效电阻既不等于0,也不是无限大。由于轴承油膜的击穿时间、击穿状态往往不能确定,电机在运行状态下,很难搭建测量电路。因此分析轴承油膜击穿过程中轴承等效电阻的变化状态很有实用价值。电机轴承在击穿过程中等效电阻Rb可以计算为:

式中:m为击穿点数;p为接触物体的电导率;Ac为接触物体之间等效击穿面积,这里等效为轴承油膜赫兹接触面积Ahertz,β与接触类相关,在这里为点接触,取β=0.5轴承油膜在击穿过程中,随着电机轴承温度的升高,轴承击穿点数随之增加,轴承等效电阻也发生变化。假设轴承材料的导电性等不随轴承温度而变化,则轴承等效电阻只与轴承油膜的击穿点数有关。根据深沟球轴承的参数,可得到轴承滚球和内滚道之间等效电阻Rb1与油膜击穿点数m的关系,如图(a)所示,轴承滚球和外滚道之间等效电阻Rb2与油膜击穿点数m的关系如图(b)所示。

假设电机轴承油膜击穿的过程中,轴承滚球和内滚道之间的油膜、轴承滚球和外滚道之间的油膜同时击穿,则轴承内滚道和外滚道两端电阻可以等效为两电阻串联,即轴承的等效击穿电阻Rp为两电阻值之和。可计算出轴承的接触电阻随着轴承油膜击穿点数m的变化趋势如图(c)所示。

通过上述分析可知,在电机轴承油膜被击穿的瞬间,电机轴承在不同的状态下表现出来的电阻也不相同。由图11可以发现,电机轴承油膜击穿时,随着轴承温度的升高,轴承击穿点数增加,轴承的等效电阻会减小,从而使得EDM电流越大,电机轴承损坏越趋于严重。

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