永磁悬浮带式输送机悬浮力研究

摘要

带式输送机是工业生产中一种常见的物料运输机械，被广泛地应用于经济生产的各个行业。但传统带式输送机采用托辊支撑结构，运行阻力较大，研究表明与托辊相关的阻力约占输送机主要阻力的70％，近年来出现的永磁悬浮带式输送机采用无托辊结构，具有摩擦耗能少、维修费用低、制造成本低、运行稳定、工作可靠等优势，其利用相同磁极间的磁斥力支承物料和输送带，因此其悬浮力是磁悬浮带式输送机系统的重要参数。
　　本文结合相关学科相关知识，主要对永磁带式输送机的永磁悬浮装置产生的悬浮力进行研究分析，并搭建永磁悬浮带式输送机模型进行验证。首先本文以永磁悬浮系统为主要研究对象，介绍了两种计算悬浮力的方法，结合磁悬浮的理论基础，建立了永磁悬浮支撑系统的数学模型，给出了永磁悬浮支撑系统空间磁场悬浮力的计算公式;其次建立永磁悬浮装置的仿真模型，运用FEM方法，通过Maxwell软件对影响永磁体悬浮力的主要因素:永磁体体积、间隙、气隙、形状、磁化现象、漏磁等进行仿真分析，得出结论:当永磁体的体积一定时，选用长方体钕铁硼永磁体进行不规则排列，并适当调整永磁体分块数目和磁体间的间隙，平衡磁化和漏磁的影响，永磁悬浮装置所产生的悬浮力最大;根据已得出的结论，对工程实例进行优化，通过SPSS对多组实验数据线性回归分析，求出不同影响因素与悬浮力的线性关系，运用MATLAB工具优化箱，找出最优方案;搭建满足本课题的永磁带式输送机样机，验证理论研究有效性。
　　本文对永磁悬浮带式输送机的永磁悬浮装置进行设计研究，并搭建出相应的试验台。该课题的研究对新型磁悬浮带式输送机的设计和开发具有一定的参考意义。

目录

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摘要

插图清单

附表清单

1 绪论

1．1 选题背景

1．1．1 磁悬浮技术的概述与发展

1．1．2 无托辊带式输送机的概述

1．2 课题研究的目标与意义

1．3 国内外研究现状

1．3．2 国外研究现状

1．4 本文研究的主要内容

2 永磁悬浮装置-磁性输送带磁场的计算理论与方法

2．1 磁场的基础理论

2．2 磁场计算原理及方法

2．2．1 等效磁荷法

2．2．2 数值计算方法

2．3 磁性材料及特性

2．4 本章小结

3 永磁悬浮装置悬浮力仿真及分析

3．1 有限元分析

3．2 悬浮力影响因素的仿真及分析

3．2．1 永磁体体积对悬浮力的影响

3．2．2 永磁体形状对悬浮力的影响

3．2．3 永磁体数量对悬浮力的影响

3．2．4 永磁体布置方式对悬浮力的影响

3．2．5 输送带形状对悬浮力的影响

3．3 磁化现象对悬浮力的影响分析

3．3．1 永磁体体积和气隙对磁化的影响

3．3．2 永磁体分块对磁化的影响

3．4 本章小结

4 工程实例分析与优化

4．1 开发实例研究

4．2 基于SPSS的优化分析

4．2．1 SPSS软件介绍

4．2．2 建立仿真模型

4．2．3 模型求解

4．2．4 优化数学模型

4．3 本章小结

5 永磁悬浮带式输送机样机的设计与制作

5．1 永磁悬浮带式输送机样机的机构设计

5．2 永磁悬浮带式输送机样机防跑偏设计

5．3 永磁悬浮带式输送机样机搭建与调试

5．4 永磁悬浮带式输送机样机展示

5．5 本章小结

6 结论与展望

6．2 展望

参考文献

致谢

作者简介

读研期间主要科研成果