高速离心雾化器驱动系统永磁轴承结构设计的研究

摘要

高速离心雾化喷涂设备目前在汽车制造业中应用广泛，该设备通常由涡轮驱动系统和油漆雾化器构成，永磁轴承作为涡轮驱动系统的核心部件必须具有高转速、高运动稳定性、寿命长和高可靠性等特点，本文紧密结合国内汽车覆盖件喷涂工艺过程中的实际工况以及存在的技术问题，主要研究高速磁气混合离心式喷涂涡轮系统中由气浮止推轴承和永磁轴承组成的磁气混合轴承的结构设计理论和动态特性，取得以下研究成果。
　　 1.为了充分发挥永磁材料的功效，研究了永磁环截面尺寸及体积对轴承刚度的影响，设计了永磁轴承的截面形状。
　　 2.建立了径向永磁轴承的力学模型，分析轴向、极性异向布置的双环径向永磁轴承的结构特性，进而推导出其径向和轴向承载力的计算表达式，通过双环磁轴承结构磁路分析，讨论了涡轮中永磁轴承径向力的起因，并推导出承载能力及其刚度。
　　 3.通过对喷涂涡轮承载能力的模拟仿真，找出了喷涂涡轮中整个磁气混合轴承的轴向工作点。
　　 4.设计并制作一套轴承基体，论述加工过程中的问题和解决方法。通过设计永磁轴承径向磁吸力的试验，验证了力学模型的合理性和仿真计算结果的正确性。
　　 5.通过实验，验证了气浮轴承位移与刚度的关系。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 课题研究的背景与意义

1.2 国内外研究状况

1.2.1 永磁材料

1.2.2 永磁轴承的结构形式

1.2.3 永磁轴承磁路优化设计

1.2.4 磁力及刚度的计算方法

1.2.5 永磁轴承稳定性

1.3 主要研究内容

第二章 径向永磁轴承承载能力数值分析与结构设计

2.1 高速离心雾化器驱动系统径向永磁轴承基本结构

2.2 永磁轴承径向偏移承载能力

2.2.1 径向偏移承载能力定性分析

2.2.2 承载能力

2.3 永磁轴承轴向偏移承载能力

2.3.1 轴向偏移承载能力定性分析

2.3.2 承载能力

2.3.3 刚度计算

2.4 永磁轴承结构设计

2.4.1 结构尺寸设计

2.4.2 永磁轴承承载能力

2.4.3 截面尺寸设计

2.4.4 永磁轴承截面组合结构

2.5 小结

第三章 永磁轴承承载能力研究与仿真

3.1 径向永磁轴承

3.1.1 径向永磁轴承轴向承载能力的计算

3.1.2 径向永磁轴承的径向回复能力的计算

3.2 磁气混合喷漆涡轮永磁轴承磁路设计和承载力计算

3.2.1 双环永磁轴承结构设计

3.2.2 双环永磁轴承磁路设计及承载能力计算

3.3 高速磁气混合静电喷涂轴承承载力模拟仿真

3.4 小结

第四章 永磁轴承基体设计及工艺分析

4.1 轴承基体及夹具设计

4.2 加工工艺分析

4.2.1 基体加工分析

4.2.2 夹具加工分析

4.3 小结

第五章 永磁轴承径向承载能力实验

5.1 实验一：悬挂重物测力实验

5.1.1 实验装置

5.1.2 实验设计

5.1.3 试验结果

5.1.4 试验结果分析

5.2 实验二：气浮测力实验

5.2.1 实验装置

5.2.2 实验步骤

5.2.3 实验结果

5.3 小结

第六章 全文总结

6.1 结论

6.2 工作展望

附件

参考文献

致谢