磁悬浮技术在电缆管绞机中的应用研究

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1、&机床与液压’&44/5"<5/)2.)磁悬浮技术在电缆管绞机中的应用研究赵韩#余伟#王勇#李露!合肥工业大学机械与汽车工程学院#合肥&-444("摘要!针对电缆管绞机中的实际要求-在对其磁力悬浮系统的磁路(磁力以及电阻和温度等各方面进行理论分析的基础上-提出了设计方法/根据该方法-设计并制造了一套新型的管绞机电磁悬浮系统/关键词!磁悬浮系统.电缆管绞机.磁路中图分类号!*.%’66文献标识码!I66文章编号!%44%$-77%"&44/#/$4’-$-;H?HJ@DLJ>B&<=I6

2、JG>HEFD5HDL>=M=GV=>+E@CDEC@H:H?FG>=I#JQMH$D@HJEF>G6JDLF>Hd+Ib+E>-XUVAC-VI"[X<>@-PLPR!M:1<C:EQE>YIRG<=@C>AABC>@-+A^ACU>C_ABFCG;<^*A:1>E"&Q?E@JDE&.E@>AGC:FRF]A>FC<>GA:1>@=E:1C>A5*1A<

3、BAGC:EQE>EQ;FCFE>YYAFC@>C>@=AG1FCYABEGC<><^=E@>AGC:]EG1-GA=]ABEGRBA8ABA]BAFA>GAY5I^AEFCDQAFRF]A>FC<>FGBR:GRBA8EF]B<_CYAY-81C:1:E>=AAGG1A]BE:GC:EQYA=E>Y5UHVW=@B?&.E@>AGC:FRF]A>FC<>F;FGA=.!EDQA$:BAEGC>@=E:1C>A..E@>AGC:]EG146引言电磁悬浮技术是在现代工程中发展起来的(较为

4、新兴的一门技术-它的发展结合了材料科学(控制理论(电子元器件(传感器以及计算机等理论/基本过程是利用通电线圈产生磁力来悬浮静止或运动部件/磁悬浮技术在工业中应用最为广泛的当属主动磁力轴2%3承!I.H"/由于和传统的轴承相比较-主动磁力轴承具有无摩擦(无润滑(低功耗(长寿命等优点-因此一开始就引起了研究人员的广泛关注-并且在航天航空器(涡轮泵(高速高精度机床等众多领域中得图%6磁力悬浮系统工作原理2&3到了应用/66基本工作原理是&正常情况下-转子处在中心管绞机是一种绞制钢绞线(铝绞线(钢芯铝绞线平衡位

5、置-上下的气隙均为&4/当转子受到外力作的设备/绞线必须依赖管绞机绞体主轴的高速旋转得用时-外力迫使转子向下偏离&/位置传感器将检测已生成/传统的电缆管绞机以托辊作为支承元件/管出的转子位移偏移量&通过电路处理转换为信号电压绞机运行后-绞体的旋转运动会给托辊带来冲击/为C9/C9与给定的位置参考电压CK作比较-然后将误了减少托辊的冲击并保证绞体运行的稳定性-管绞机差值CO送入控制器的微处理器/控制器计算出所需的旋转速度不能太快-致使工业生产效率不高/考虑的控制信号-并通过功率放大器将其转换成控制电到磁力

6、悬浮的众多优点且它是相对成熟的技术-可以流/控制电流在执行电磁铁中产生一个回复磁力-使将其运用到电缆管绞机的支承结构当中-实现非机械转子维持其悬浮位置不变/支承-提高管绞机的使用寿命和工作效率/当转子处于中心平衡设定的位置-设上下气隙为87磁力悬浮系统的工作原理&4/此时转子受到了电磁作用力,!式!(""/当转子一个较为完整的磁力悬浮系统-通常采用闭环控受到外界干扰-受上下磁铁的电磁合力可以表示为&,p%W$%&!%"制-其研究和开发主要集中在两方面/一方面是机械$2&&&部分-另一方面是控制部分/机械

7、部分的研究涉及到!4?VW其中&%&p-机械结构的设计(材料等方面的选择.控制部分的研&4&究涉及到硬件及软件算法等方面的开发/图%为磁力!4?VW6%p$&悬浮系统的工作原理图/电磁悬浮系统的机械部分由&4转子和定子!电磁铁"组成.控制部分由位置传感采用2LJ控制-图&为磁力悬浮支承系统闭环控器(位移信号转换电路(控制器和功率放大器等组制图/其中+为拉普拉斯变量-%为系数-%J为2LJ成/的比例增益-3=为微分环节时间常数-3$为积分环)20)&机床与液压’&44/5"<5/节时间常数-%?为功率放大

8、器电流增益-?+为电涡6B转为转子!筒体"的磁路长度.2-3流传感器位移(电压增益-:为转子质量/6!定(!转分别为定子和转子的磁导率/97磁力支承结构设计!&"磁力计算电缆管绞机是根据通电线圈下磁场能与磁力的关系-我们得2#3一种卷制电缆的大到&型设备-使用电动+4,p$!’"@机作为其动力来源-+X@通过皮带带动绞体式中&,@为在9方向的磁力.4为工作气隙的磁能.旋转/材料从绞体图&6磁力悬浮支承系X@为在9方向的坐标/66统闭环控制图