磁浮轴承的试验研究

发布时间：2020-06-14 02:33

【摘要】： 磁浮轴承具有无摩擦、无磨损、无需润滑、寿命长等优点,可以适应复杂恶劣环境,在军工、航空航天、发电机组、超高速超精密加工机床、原油加工及机器人等领域具有广阔的应用前景。由永磁铁产生悬浮力的磁浮轴承能耗低、体积小、结构紧凑且承载力大,因此成为磁浮轴承研究的一个重要方向。 本文以点磁荷理论为基础,分别建立了径向磁化与轴向磁化两种磁化方式下,轴的径向偏移量(或轴承刚度)与承载力之间关系的理论模型。在Visual C++环境中进行可视化模拟计算。通过对这两种模型的对比分析,表明径向磁化轴承的承载能力和刚度均优于轴向磁化轴承,考虑到后者比前者容易加工,本文选择轴向磁化方式来制备磁浮轴承。 由于软铁具有很高的磁导率,而不锈钢具有优良的磁阻性能,因而选取了这二种材料作为磁浮轴承材料,并利用ANSYS软件分析了软铁和不锈钢材料对磁感线的密度和方向的影响,结果表明软铁具有汇聚磁感线的作用,不锈钢对磁感线影响很小,说明轴承材料的选择是合理的,最后成功设计、制造了磁浮轴承组件。 为了测试轴承的性能,完成了磁浮轴承试验台的设计和制造,试验台性能稳定、操作方便。通过对轴承的刚度、所能达到的最高稳定转速等性能的测试,表明轴承性能均达到了设计要求。稳定工作时的最高承载能力为17N,转速为4000r/min。 轴的径向偏移方向与承载力的变化趋势与理论分析结果一致。轴的径向总偏移量也受到转速影响,在高于某一转速(低于1000r/min)范围内,随着转速升高,轴的总偏移量增大。在试验过程中还发现,磁浮轴承的实际承载能力比理论值小许多,这说明在防止漏磁、轴承的加工精度、永磁环均匀磁化等方面尚存在一定问题,有待进一步改进。 最后,通过对轴承刚度的试验研究,表明轴的径向偏移量受到转速的影响很大。但随着转速的提高,轴的偏移方向反而向上。分析认为可能是由于产生了空气动压的结果,具体原因和影响规律尚有待进一步研究。 【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TH133.31

【图文】：

图 1-1 主动磁浮轴承工作原理图Fig. 1-1 Principle of active magnetic bearing.2 被动磁轴承的工作原理被动磁轴承，以永磁力或超导磁力实现转子的悬浮，，是利用永磁铁

图 1-2 磁悬浮硬盘驱动器定子Fig. 1-2 Magnetic levitated hard disk drivestator图 1-3 转子、定子与传感器Fig. 1-3 rotor, stator and sensor

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本文编号：2712133