毕业设计（论文）-磁悬浮系统设计

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1、邵阳学院毕业设计（论文）1绪论磁悬浮系统，它是由转子、传感器、控制器和执行器4部分组成，其中执行器包括电磁铁和功率放大器两部分。假设在参考位置上，转子受到一个向下的扰动，就会偏离其参考位置，这时传感器检测出转子偏离参考点的位移，作为控制器的微处理器将检测的位移变换成控制信号，然后功率放大器将这一控制信号转换成控制电流，控制电流在执行磁铁中产生磁力，从而驱动转子返回到原来平衡位置。因此，不论转子受到向下或向上的扰动，转子始终能处于稳定的平衡状态。这就是目前磁悬浮技术应用得最广的应用[1]。通俗地讲，磁悬浮技术之所以能让物体悬浮起来，是因为电磁铁

2、和通电线圈相互间产生了强大的吸引力，从而使得沉重的物体得以悬浮在空中；当电流减小或切断电流时，相互的作用力就减小至消失。磁悬浮技术今天看似乎还是一个新鲜事物，其实它的理论准备有很长的历史。1929年德国人首先提出了磁悬浮理论，日本人1972年开始尝试EDS系统，但这个原理早在1966年就由美国人提出来了。这套技术的理论背景与当时的磁悬浮技术发展紧密相关。因为六、七十年代，是世界磁悬浮技术应用研究的鼎盛时期，利用磁悬浮技术解决一些应用难题是那时的热点。但中国的磁悬浮技术发展很快。目前，国内国防科技大学和西南交通大学都在进行磁悬浮技术的研制工作，

3、都已经有了比较成熟的技术。2001年，国防科大磁悬浮实验线路建成，西南交大的实验线路也正在建设。磁悬浮在中国的市场运做进展也很顺利，德国柏林到汉堡之间的磁悬浮铁路建设计划搁浅以后，转而与中国达成协议，在上海修建一条可能将是世界上首条进行商业运行的磁悬浮铁路。北京，四川等地也正准备修建类似铁路。33邵阳学院毕业设计（论文）1.1课题研究背景与研究目的随着科技的发展，旋转机械正快速向高速、轻质、高精度方向发展，一般内燃机转速高达8000r/min，喷气发动机转速达30000-50000r/min，电机转速也超过10000r/min，像导弹，航天器

4、中的陀螺仪，转速也是30000-50000r/min，废气涡轮增压器转子转速也高达20000r/min，EVC汽车上的增压器转速超过10000r/min。在如此高的转速下，转子的动不平衡哪怕只有1g，也将造成数十公斤或上吨的离心力，严重影响转子的平稳性，引起高频振动，使转子及其轴承的偏磨，导致轴承处油膜波荡，造成机件很快早期磨损[2]。因此，转子的动平衡精度，成为制约高速旋转机械的瓶颈。常规的机械式动平衡仪，即使是德国西门子公司生产的，也只能准确地测出动不平衡质量及其位置，要除去动平衡质量，必须停机取下不平衡转子，再用机械加工方法找准不平衡位

5、置切除不平衡量。这样往往原来的地方或去量不足或过量，很难达到要求，因而常反复进行多次还达不到平衡要求，特别是高转速转子，成为生产工艺过程中最感头疼的事。当今世界上用来测量动不平衡点的装置主要有手工校正机和全自动一体化动平衡校正机。手工校正机采用在动平衡测试机上测量其动不平衡量，然后根据测试量进行人工钻或铣削去重的动平衡方法，完成一个转子的动平衡一般常需要重复４～５次的测试和去重，生产效率低下，平衡精度也不高，且转子上的切槽较多。国外的全自动一体化动平衡校正机虽然平衡精度、生产效率等较高，但价格高、结构复杂、对不同规格的转子适应性差。目前，又出

6、现了一种新的设计方案：转子动平衡去重系统。33邵阳学院毕业设计（论文）转子动平衡去重系统由动平衡测试机和数控去重机二工位组成，操作工人主要负责转子的装卸以及对两机器的启停管理。动平衡测试机采用相应精度的市售商品，其输出量是转子不平衡量在设定分解面内分解后的幅值和相位的电压值，以及精度、放大倍数等信号量。控制系统采用上位机和下位机。上位机通过采集卡获取动平衡测试机上的不平衡量数据，然后生成动平衡去重策略。有一定的计算量，同时也需要良好的交互性，因此采用ＰＣ机作为上位机。下位机控制去重机的具体运行，与硬件的关系密切，故采用单片机作为下位机。上位机

7、和下位机两者之间的通讯通过ＲＳ２３２通讯协议来实现。该系统的主要工作流程如下：首先用测试机测得待平衡转子的不平衡量，然后ＰＣ机通过数据采集卡采集不平衡量，按照相应的分解策略生成一个最优的去重策略，并转化成单片机可直接操作的代码，最后把这个代码通过串口传送给数控去重机的控制器，待平衡转子安装完后即可启动数控去重机进行动平衡切削。在此过程中，将另一转子放置在动平衡测试机上，开始测量等待加工。将刚加工完的转子卸下后再进行测量，而刚才已测量好的转子则安装后即可加工。正常情况下，一个操作工人可管理两台机器。然而这种方案仍旧令有头疼。因而，就目前的情况而

8、言，对动平衡质量的检测与增减的各种方案都不是十分理想。为此，我们提出了利用磁悬浮技术对动不平衡质量进行不停机自动切除的方案。本课题的研究目标是：利用磁悬浮的运动副摩