高速离心机永磁轴承仿真系统研究

摘要

轴承是离心机中重要的基础零部件，起着支承轴和轴上零件并减小相对运动处摩擦的作用。随着永磁轴承研究的深入和应用范围的扩大，采用永磁轴承替代常规轴承，为解决高速离心机高速旋转时的支承研究开拓了新的领域。永磁材料研究上的突破性进展，带动了永磁轴承研究的深入。现代生产模式的变革，更新了传统的设计方式。 本文在广泛收集资料、分析国内外高速离心机研制，永磁轴承及相关技术研究的基础上，结合现代可视化建模和仿真技术，研究永磁轴承在离心机高速转子系统的应用。参考一种已规划的新型永磁轴承的结构，根据离心机的中心转轴的系列值，确定永磁轴承在该结构下的系列值，建立这些系列结构尺寸的三维模型数据库，对此结构下的永磁轴承的静磁场、承载力、极限转速和临界转速进行深入研究。 基于VB平台开发了高速离心机永磁轴承仿真系统，主要包含三维仿真模型的建立、样机的生成和有限元分析计算三个模块。通过VB语言对造型软件Solidworks进行二次开发，实现三维参数化仿真模型和虚拟样机的自动建立；用VB语言结合APDL对有限元分析软件ANSYS进行二次开发实现永磁轴承性能的自动分析。 所研发的永磁轴承仿真系统，便于永磁轴承在一定结构不同参数下，快速更新模型，进行有限元仿真分析。上述的研究方法与成果丰富了高速离心机和永磁轴承的研究内容，为高速离心机转子系统的研究探索了高质量低成本的设计分析方法。课题的研究具有一定的工程现实意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题来源及论文研究的目的与意义

1.2国内外高速离心机研究现状

1.3国内外永磁轴承研究现状

1.3.1永磁轴承的研究发展

1.3.2永磁轴承的应用概述

1.3.3永磁轴承的特点

1.4论文工作及内容安排

1.4.1论文主要研究内容

1.4.2研究方法与步骤

1.4.3论文内容安排

1.5本章小结

第二章高速离心机转子系统的结构

2.1引言

2.2离心机转子系统的基本结构

2.3高速离心机转子系统支承件结构

2.3.1永磁轴承分类

2.3.2永磁轴承经典结构

2.4高速离心机永磁轴承结构设计

2.4.1高速离心机永磁轴承结构模型

2.4.2高速离心机永磁轴承的工作原理

2.4.3高速离心机永磁轴承的结构计算

2.5永磁材料

2.5.1永磁材料的功能特性

2.5.2永磁材料的发展

2.5.3永磁体的磁化

2.6本章小结

第三章永磁轴承三维参数化建模

3.1引言

3.2定义永磁轴承结构系列

3.2.1永磁轴承参数化设计

3.2.2永磁轴承系列定义

3.3参数化仿真建模环境

3.3.1三维造型软件的选择

3.3.2永磁轴承在SolidWorks下的建模方法

3.3.3 SolidWorks的二次开发原理

3.3.4 SolidWorks二次开发工具

3.4参数化自动建模的实现

3.4.1永磁轴承零部件的自动建模

3.4.2永磁轴承的自动装配

3.5本章小结

第四章永磁轴承特性分析与仿真

4.1引言

4.2高速离心机永磁轴承静态特性仿真分析

4.2.1静态分析的理论基础

4.2.2静态特性分析的方法与计算模型

4.2.3静态特性仿真分析

4.3高速离心机永磁轴承动态特性仿真分析

4.3.1动态特性分析理论

4.3.2动态特性分析计算

4.4高速离心机永磁轴承特性自动分析实现

4.4.1 ANSYS二次开发原理

4.4.2 ANSYS二次开发工具

4.4.3基于VB的ANSYS调用

4.4.4特性分析的自动实现

4.5本章小结

第五章高速离心机永磁轴承仿真系统

5.1引言

5.2仿真系统分析

5.3仿真系统设计流程

5.4高速离心机永磁轴承仿真系统开发

5.4.1仿真系统开发工具

5.4.2仿真系统开发框架

5.4.3仿真系统人机交互界面

5.4.4仿真系统模块设计

5.5高速离心机永磁轴承仿真系统打包

5.6本章小结

第六章全文总结与展望

6.1本文研究工作总结

6.2持续研究工作及展望

致谢

参考文献

附录