永磁悬浮带式输送机力学特性与实验研究

发布时间：2020-04-12 05:53

【摘要】：带式输送机是当今世界上最为重要的散状物料运输设备之一,具有输送量大、结构简单、维修方便、成本低、通用性强等优点,被广泛地应用在煤炭、冶金、交通、水电、化工等部门。为解决托辊与输送带间摩擦引起的能耗问题,永磁悬浮带式输送机应运而生。以永磁支撑结构代替普通带式输送机的托辊,使承载物料的磁性输送带悬浮起来,实现无托辊低阻力运行。论文采用理论计算、仿真分析与实验验证等方法针对永磁悬浮带式输送机悬浮力、垂向稳定性、侧向稳定性、磁阻力等力学特性展开研究,试制物理样机并开展验证性实验。主要研究工作如下:磁性输送带—永磁悬浮支撑系统的受力平衡是永磁悬浮带式输送机运行的首要问题。磁感应强度表达式和修正系数求解困难是永磁悬浮支撑系统限制现有悬浮力计算公式广泛应用的两个重要因素。论文基于分子环流假说和毕奥—萨伐尔定律,结合磁感应强度测量试验,给出两相斥钕铁硼永磁体周围磁场数学表达式;设计制作大气隙悬浮力测定装置并开展相关试验,通过试验数据回归分析确定修正系数,给出永磁悬浮系统悬浮力数学模型。稳定性是影响永磁悬浮带式输送机能否正常工作的重要因素。针对垂向稳定性问题,以永磁悬浮带式输送机悬浮力数学模型为基础,将单点悬浮系统等效为非线性弹簧,建立悬浮支撑装置垂向随机振动数学模型,数值求解随机载荷作用下单点悬浮系统模型振动特性。为探寻更普遍意义情况下永磁悬浮系统垂向振动特性,将悬浮系统永磁体分块布置,分析永磁体厚度和气隙大小对悬浮力的影响。将悬浮系统等效为磁力弹簧,二次拟合给出变刚度弹簧动态特性表达式。ADAMS软件仿真结果表明,永磁悬浮系统在随机载荷干扰作用下能够通过自身的动态调节趋于稳定,具有垂向自适应动态调节功能。针对侧向稳定性问题,分析平型、V型及槽型三种悬浮支撑结构,选取承载能力和防跑偏综合性能最好的槽型结构展开研究。结果表明,槽型结构永磁悬浮装置侧向具有自动回正调整功能。永磁悬浮带式输送机实现了无托辊磁力悬浮支撑,磁阻力成为主要运行阻力。论文探索磁阻力在不同速度情况下受气隙、永磁体材料、永磁体间距等因素影响的变化规律,为永磁悬浮系统结构尺寸设计和永磁体参数选择提供依据。为全面描述永磁悬浮带式输送机工作性能,优化永磁悬浮系统工作效率,将浮阻比(悬浮力与磁阻力比值)作为优化目标,提出了一种确定永磁悬浮带式输送机最佳浮阻比的方法。建立了考虑速度的浮阻比优化数学模型,给出磁性带最优运行速度,为永磁悬浮系统最佳运行参数选择提供参考。针对永磁悬浮带式输送机磁密利用率低等问题,提出Halbach型永磁悬浮带式输送机支撑结构,研究Halbach型模型磁场强度和磁场分布。结果显示,永磁体表面4mm处,Halbach型模型磁感应强度比传统型增大2倍左右;磁场主要分布在永磁体中间位置,有利于磁性带的布置。分析Halbach型模型中磁性带宽度、厚度和永磁体厚度对磁性带悬浮力的影响,优化永磁悬浮系统尺寸参数。实例计算结果显示,Halbach型模型悬浮力比传统永磁体模型最多可增大3倍左右。制作永磁悬浮带式输送机物理样机,设计机架、磁性带、张紧装置、隔磁板、永磁悬浮支撑装置、滚筒组、驱动装置等。试运行观察样机悬浮特性,并分别在静止和运行状态下试验测定样机悬浮力,验证了永磁悬浮理论在带式输送机中应用的可行性。图[90]表[19]参[148]。
【图文】：

带式输送机

下优点［２６＿２８］：逡逑１．磁悬浮支撑非接触支撑，输送机实现了无机械摩擦，系统磨损小；逡逑２．运行阻力小，无噪声，能耗低；逡逑３．运动部件少，结构简单，安装和维修方便，费用低；逡逑４．运行平稳，振动小，可实现高带速运行；逡逑５．悬浮力随气隙增大而减小，能克服局部过载的影响。逡逑本文基于理论和实验研究及计算机仿真等方法对永磁悬浮带式输送机运的工作机理、悬浮支撑装置平衡条件及横向、侧向外部载荷干扰问题和题进行研究，以克服磁悬浮输送机实际应用的理论壁垒，为后续的设计理论基础和技术参考。对节约能源，构建和谐社会，也具有重要的理论义。逡逑带式输送机研究发展现状逡逑传统带式输送机逡逑

原理图,垫带,原理图,输送带

气垫输送机（如图１－２）是用薄气膜支承输送带及其上物料的带式输送机逡逑它将托辊带式输送机的托辊用带孔的气室盘槽代替，当气源向气室内提供具有一逡逑定压力和流量的空气后，气室内的空气经盘槽上的小孔逸出，在输送带和盘槽之逡逑间形成一层具有一定压力的气膜支承输送带及其上部物料。把按一定间距布置的逡逑托辊支承变成了连续的气垫支承，，使输送带与托辑之间的滚筒摩擦变成输送带与逡逑
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH222

【参考文献】