永磁悬浮带式输送机悬浮支撑系统稳定性研究

摘要

带式输送机具有运量大、运输距离长、可连续运输等特点，被广泛应用于煤炭等领域，但输送带易跑偏，托辊与输送带之间的摩擦会使输送带磨损严重，并易使输送带过热，形成火灾和爆炸的隐患。因此，采用无托辊的支撑结构是解决上述问题的关键。永磁悬浮带式输送机是近年来出现的一种极具发展潜力的新型低阻力无辊带式输送机，要实现永磁悬浮带式输送机的稳定运行，其核心问题就是要保证磁性输送带—永磁悬浮支撑系统的平衡及稳定。
　　本文以永磁悬浮带式输送机悬浮支撑系统稳定性问题为研究对象，介绍了永磁体空间磁场三种计算方法，在前人研究基础上，建立了永磁悬浮支撑系统的三维模型，推导出永磁悬浮支撑系统磁性输送带在正常运行、跑偏和侧倾三种情况下所受的悬浮力和侧向力公式。
　　通过FEM有限元分析方法计算出磁性带各方向上的磁场力，与推导的公式进行对比，并对公式进行修正，对比了平型、槽型和V型三种输送带跑偏时所受的侧向力，找到稳定性较好的带型，通过对比下方永磁体几种不同布置形式下的受力，得到稳定性较好的方案，在此基础上提出了物理阻断防跑偏、增大拉紧力以及自动控制调偏三种防跑偏措施。
　　建立了悬浮支撑系统竖向振动模型，并对该模型进行仿真，提出了几种防止系统过载的稳定措施，对悬浮支撑系统进行开发实例研究，得到改进后的方案;通过对永磁悬浮带式输送机悬浮支撑系统稳定性的研究，设计并搭建出满足本课题需要跑偏后能够自动回正的样机。

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摘要

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表格清单

1 绪论

1．1 课题来源与研究背景

1．1．1 带式输送机发展趋势

1．1．2 传统带式输送机存在的问题

1．1．3 三种无辊带式输送机介绍

1．1．4 永磁悬浮技术

1．2 本课题研究的目的和意义

1．3 国内外现状

1．3．1 国内研究现状

1．3．2 国外研究现状

1．4 本文研究的主要内容

2 永磁体间磁力的计算

2．1 Maxwell方程及边界条件

2．2 磁的库伦定律

2．3 虚位移法

2．4 永磁悬浮带式输送机悬浮力及侧向力

2．4．1 磁性输送带与永磁体正对

2．4．2 磁性输送带跑偏

2．4．3 磁性输送带侧倾

2．5 本章小结

3 磁性输送带横向稳定性仿真分析

3．1 磁性输送带跑偏分析

3．2 模型设计方案

3．3 FEM方法与有限元仿真软件介绍

3．4 仿真操作步骤

3．5 公式验证

3．6 仿真分析

3．6．1 输送带形状对稳定性的影响

3．6．2 下方永磁体布置形式对稳定性的影响

3．6．3 下方永磁体的形状对稳定性的影晌

3．6．4 偏载对稳定性的影响

3．7 磁性输送带跑偏分析与控制

3．8 本章小结

4 永磁悬浮支撑系统竖向稳定性研究

4．1 输送带竖向振动分析

4．2 竖向振动模型

4．3 悬浮支撑装置虚拟样机建模

4．4 ADAMS介绍

4．5 ADAMS操作步骤

4．6 仿真分析

4．7 优化措施

4．8 开发实例研究

4．8．1 计算参数

4．9 本章小结

5 永磁悬浮带式输送机物理样机

5．1 永磁悬浮带式输送机的整体设计

5．2 关键参数的设计

5．3 防跑偏控制模块设计

5．3．1 防跑偏控制系统总体设计

5．3．2 系统硬件设计

5．3．3 系统软件设计

5．3．4 系统调试

5．4 样机试运行

5．5 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

作者简介

读研期间主要科研成果