永磁磁懸浮演示裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文-文庫(kù)吧資料
2025-06-29 06:21本頁(yè)面
【正文】 圖216 固定磁座筋板結(jié)構(gòu)形狀圖217 固定磁座筋板尺寸 導(dǎo)向輪的選擇安裝由于浮動(dòng)部件上磁鐵盒與固定部件上磁鐵盒間的距離是10mm，如圖所示，即磁鐵間的距離為16mm。圖27 磁鐵盒和磁鐵的安裝圖28 磁鐵盒尺寸 固定磁座筋板固定磁座筋板主要是由磁鐵盒、固定磁座底板、固定磁座筋板組成。圖23 承重板尺寸圖24 結(jié)構(gòu)形狀 磁鐵支撐板磁鐵支撐板是用來(lái)安裝固定磁鐵盒的，其主要結(jié)構(gòu)形狀、尺寸如圖10。其主要結(jié)構(gòu)如圖所示：圖22 浮動(dòng)磁座部件主要零件的結(jié)構(gòu)建模與尺寸如下： 承重板。初步確定其結(jié)構(gòu)示意圖如下:圖21 永磁磁懸浮演示裝置示意圖 磁懸浮演示裝置的兩大部分及建模 浮動(dòng)磁座部件浮動(dòng)磁座部件是由承重板、磁鐵盒、磁鐵支撐板、導(dǎo)向輪等零件組成。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，永磁磁懸浮的懸浮性能明了，極富有趣味性。所有動(dòng)子永磁體受到的作用力和A類似，從而使動(dòng)子懸浮，并且阻止動(dòng)子下振動(dòng)。反過(guò)來(lái)當(dāng)動(dòng)子受到外力（如振動(dòng)）而向上運(yùn)動(dòng)，則動(dòng)子磁陣列也向上運(yùn)動(dòng)。當(dāng)動(dòng)子由于外力從圖4中的位置下沉，則永磁體A也下沉。磁軸承能否產(chǎn)業(yè)化，其發(fā)展速度和水平關(guān)系著民族工業(yè)的前途，其市場(chǎng)潛力也非常巨大。但到目前為止，開發(fā)的多數(shù)產(chǎn)品還處于實(shí)驗(yàn)室階段，而且在承載剛度和承載能力方面距離大規(guī)模應(yīng)用還有一定距離。1996年，哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制成功數(shù)控機(jī)床用高剛度磁力軸承主軸，主軸轉(zhuǎn)速20,000r/min，磨頭端部剛度20N/μm，軸承處徑向靜剛度169N/μm，主軸運(yùn)動(dòng)誤差小于25μm，目前，正致力于磁軸承衛(wèi)星飛輪應(yīng)用技術(shù)的研究。 我國(guó)對(duì)磁軸承的研究起步于80年代，國(guó)防科技大學(xué)、清華大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、天津大學(xué)、上海交通大學(xué)等均開展了相應(yīng)的研究。美國(guó)FederalMogul公司生產(chǎn)的磁軸承轉(zhuǎn)速在400～120,000r/min，最大線速度可達(dá)264m/s，軸向承載222kN，徑向承載80kN。磁軸承在國(guó)外有較長(zhǎng)的研究歷史，目前已進(jìn)入應(yīng)用階段：1969年，法國(guó)軍部實(shí)驗(yàn)室(LRBN) 開始磁懸浮軸承研究，1972年將第一個(gè)磁懸浮軸承應(yīng)用于衛(wèi)星導(dǎo)向器飛輪支承上；美國(guó)在1983年11月搭載于航天飛機(jī)的歐洲空間實(shí)驗(yàn)艙采用了磁懸浮軸承真空泵；1995年，日本精工精機(jī)公司在意大利國(guó)際機(jī)床博覽會(huì)上展出了采用了磁軸承主軸的機(jī)械加工中心MV40B。自1988年起，國(guó)際上每?jī)赡昱e行一屆磁軸承國(guó)際會(huì)議，交流和研討該領(lǐng)域的最新研究成果。此外，磁軸承在航海技術(shù)、紡織技術(shù)、醫(yī)療器械、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、噴氣機(jī)、電度表、機(jī)器人技術(shù)、振動(dòng)控制等方面都得到了應(yīng)用。德國(guó)ABB公司采用磁軸承系統(tǒng)研制成功第一臺(tái)大型核能用部件，即MALVE實(shí)驗(yàn)循環(huán)器，其轉(zhuǎn)子重2噸，功率400kw。法國(guó)研制成功一臺(tái)冶金實(shí)驗(yàn)用的小型超高速離心機(jī)，其轉(zhuǎn)速達(dá)800,000r/min。在一般工業(yè)生產(chǎn)中第一個(gè)裝有磁軸承的是德國(guó)LeybolHeraeus公司發(fā)明的渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的真空泵，其額定轉(zhuǎn)速達(dá)30,000r/min，工作氣隙直徑90mm，轉(zhuǎn)子重7kg，高真空、高轉(zhuǎn)速、長(zhǎng)壽命?？尚业氖巧鲜鰡?wèn)題在采用了磁軸承以后，均能獲得圓滿解決。另外，在傳統(tǒng)的軸承中，供油系統(tǒng)是必不可少的。磁懸浮軸承①磁懸浮軸承工業(yè)應(yīng)用磁軸承主要應(yīng)用對(duì)象有低軌道地球衛(wèi)星和航天器中的超真空泵、中子粉碎機(jī)、衛(wèi)星慣性飛輪和能量存儲(chǔ)飛輪、姿態(tài)控制飛輪、火箭引擎透平泵、制冷透平泵、環(huán)狀懸浮定位系統(tǒng)以及反射鏡的驅(qū)動(dòng)機(jī)械裝置等。西南交通大學(xué)這條試驗(yàn)線的建成，標(biāo)志我國(guó)已經(jīng)掌握了制造磁懸浮列車的技術(shù)。我國(guó)對(duì)磁懸浮列車的研究工作起步較晚，1989年3月，國(guó)防科技大學(xué)研制出我國(guó)第一臺(tái)磁懸浮試驗(yàn)樣車。原計(jì)劃在漢堡和柏林之間修建第一條時(shí)速為400km的磁懸浮鐵路，總長(zhǎng)度為248km，預(yù)計(jì)2003年正式投入營(yíng)運(yùn)。1999年4月，日本研制的超導(dǎo)磁懸浮列車在試驗(yàn)線上達(dá)到時(shí)速552km。在制造磁懸浮列車的角逐中，日本和德國(guó)是兩大競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。隨著技術(shù)的發(fā)展，特別是固體電子學(xué)的出現(xiàn)，使原來(lái)十分龐大的控制設(shè)備變得十分輕巧，這就給磁懸浮列車技術(shù)提供了實(shí)現(xiàn)的可能。 磁懸浮列車與當(dāng)今的高速列車相比，具有許多無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)： 由于磁懸浮列車是軌道上行駛，導(dǎo)軌與機(jī)車之間不存在任何實(shí)際的接觸，成為“無(wú)輪”狀態(tài)，故其幾乎沒(méi)有輪、軌之間的摩察，時(shí)速高達(dá)幾百公里； 磁懸浮列車可靠性大、維修簡(jiǎn)便、成本低，其能源消耗僅是汽車的一半、飛機(jī)的四分之一； 噪音小，當(dāng)磁懸浮列車時(shí)速達(dá)300公里以上時(shí)，僅相當(dāng)于一個(gè)人大聲地說(shuō)話，比汽車駛過(guò)的聲音還小； 由于它以電為動(dòng)力，在軌道沿線不會(huì)排放廢氣，無(wú)污染，是一種名副其實(shí)的綠色交通工具。這就是所謂的“磁懸浮列車”，亦稱之為“磁墊車”。永磁磁懸浮是運(yùn)用磁鐵“同性相斥，異性相吸”的性質(zhì)，使磁鐵具有抗拒地心引力的能力，即“磁性懸浮”。要靠復(fù)雜的控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)懸浮，即使控制做得非常完善也不能保證永無(wú)保障，永不失磁，永磁懸浮能實(shí)現(xiàn)永不失磁。 永磁懸浮交通與有軌交通有著一樣的安全性、永磁懸浮高度是工作在某區(qū)間近似彈簧受力狀態(tài)的一種自由穩(wěn)定懸浮。 磁懸浮技術(shù)的研究現(xiàn)狀 目前，磁懸浮技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用主要集中在磁懸浮列車和磁懸浮軸承兩方面： 磁懸浮列車：永磁磁懸浮,即永久磁鐵與軌道（由電磁軌道或?qū)Т挪牧希┫喑獠⒈３衷诓劭谥芯€可懸浮運(yùn)行，電磁導(dǎo)向可實(shí)現(xiàn)零磨擦運(yùn)行，機(jī)械向能接近零磨擦。應(yīng)用廣泛。適應(yīng)性好。不會(huì)因?yàn)殡娐返墓收习l(fā)生事故；平衡性穩(wěn)定、特定的磁體排列方式不僅產(chǎn)生向上的懸浮力，而且會(huì)產(chǎn)生向下的吸附力，阻止車體顛簸環(huán)境友好型列車。永磁磁懸浮列車相比于常導(dǎo)電磁磁懸浮列車和超導(dǎo)電動(dòng)磁懸浮列車，有如下特點(diǎn)： 懸浮力強(qiáng)，少量的磁體和特定的磁體排列方式產(chǎn)生的懸浮力已超過(guò)常導(dǎo)電磁磁懸浮列車和超導(dǎo)磁懸浮列車的懸浮力； 經(jīng)濟(jì)性好，一是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低；二是由于車體重量輕，因此有效負(fù)載能力大； 節(jié)能性強(qiáng)，無(wú)需消耗電能和其他任何能源，產(chǎn)生保持車體懸浮的懸浮力。路基下沉量等方面要求較超導(dǎo)技術(shù)高； 能耗大，尤其超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)由于渦流效應(yīng)懸浮能耗較常導(dǎo)技術(shù)更大，且需配有繁雜笨重的冷卻系統(tǒng)，降低了列車 的有效重量。而青城山磁浮列車的最高時(shí)速是100公里，主要運(yùn)用于城市內(nèi)部軌道交通。與上海的磁懸浮列車相比，兩者除了懸浮原理基本一致外，完全是兩種不同類型的磁浮技術(shù)。整個(gè)線路軌道由水泥橫梁連接而成。為了安裝電磁設(shè)備，梁上要打28萬(wàn)個(gè)孔，不到一根頭發(fā)絲的粗細(xì)。在電磁力作用下，列車將懸浮在距離軌道約1厘米處運(yùn)行，而實(shí)現(xiàn)這一功能的主要部件之一就是軌道梁，它既是承載列車的承重結(jié)構(gòu)，又是浮起列車運(yùn)行的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。6噸單轉(zhuǎn)向架磁懸浮試驗(yàn)車的研制成功，為低速常導(dǎo)磁懸浮列車的研究提供了技術(shù)基礎(chǔ)，填補(bǔ)了我國(guó)在磁懸浮列車技術(shù)領(lǐng)域的空白。它是利用永磁材料的磁力實(shí)現(xiàn)車體的懸浮，不需要電力和其他任何動(dòng)力的支持，實(shí)現(xiàn)了無(wú)能耗懸浮。同時(shí)，與懸浮繞組呈電氣連接的導(dǎo)向繞組也將產(chǎn)生電磁導(dǎo)向力，保證了列車在任何速度下都能穩(wěn)定地處于軌道中心行駛。超導(dǎo)磁懸浮列車也是由沿線分布的變電所向地面導(dǎo)軌兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)繞組提供三相交流電，并與列車下面的動(dòng)力集成繞組產(chǎn)生電感應(yīng)而驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)非接觸性牽引
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