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1、中南大学硕士学位论文一种螺旋往复式磁力驱动自动清淤器研究姓名：杨新清申请学位级别：硕士专业：机械设计及理论指导教师：严珩志20060101中南大学硕士学伊论文摘要A B S T R A C TT 1 1 ed e p o s i t i o no ft h ee l e c t r o m a g n e t i cf l o w m e t e ri sa l w a y st h es e r i o u sp r o b l e m so ft h em e t a l l u r g i c a li n d u s t r y T h ed e p o s i t i o no fi
2、 n w a l lm a k e st h em e a s u r eo fE M Fi n c o r r e c t I tb r i n g st h ed i f f i c u l t i e so fp a r a m e t e r s c o n t r 0 1 a f f e c t st h ee f f i c i e n c yo fp r o d u c t i o na n dp r o p e r t i e s U n d e rt h i sb a c k g r o u n dt h ew a yt op r e v e n ta n dc l e a
3、rt h ed e p o s i t i o no ft h ee l e c t r o m a g n e t i cf l o w m e t e ri sh o p e df o rb ya l lm e t a l l u r g i c a li n d u s t r y C o n s i d e r i n gt h eo p e r a t i n gp r i n c i p l eo fE M Fa n dp h y s i c o c h e m i c a lc h a r a c t e r i s t i c so ft h em a t e r i a lt
4、 h i sa r t i c l ed e v i s e san e wa u t o m a t i c - - c l e a n i n gd e v i c ew h i c hi sn o n - c o n t a c tw i t hp i p e s T h em a i nr e s e a r c ho ft h i sa r t i c l ei sa sf 0 1 l o w s ：1 T od e v i s e sak i n do fb a r r e l t y p em e c h a n i s mw i t ht h ep u r p o s eo f
5、n o n e o n t a c t c l e a r i n gm o v e m e n tb yt h ew a yh e li c a lt r a v e r s e T h em e c h a n i s mi sc o m p o s e do ft r a n s f e rd e v i c e o fr a c ka n dh e l i c a lm o v e m e n t 2 T h eo p t i m a ld e s i g no fp e r m a n e n t - m a g n e t m a t e r i a l ，p l a c e m
6、e n t 。n u m b e r ，t h ed i s t a n c eo ft h ei n n e ra n do u t e rr o t o r s ，t h i c k n e s s ，l e n g t h ，y o k ei r o n St h i c k n e s sa n dt h ec o m p u t a t i o no ft h em a g n e t i ct o r q u eo ft h er o t o r sw i t ht h ep u r p o s eo ft h eh i g h e rm a g n e ti ct o r q u
7、 eo ft h er o t o r sa n dt h ew e a k e rd r a gf o r c eo fm a t e r i a l T h ef i n i t ee l e m e n ta n a l y s i so fr o t o r su s i n gt h eA N S Y Ss o f t w a r e ，g a i n e dt h ep l o to ft h em a g n e tf l u xl i n e sa n dt h em a g n e tf l u xd e n s i t y ，a n a l y s e dt h em e
8、c h a n i s mo fr u n n i n g ，c a l c u l a t e dt h em a g n e t i ct o r q u eo ft h er o t o r sa n da n a l y s e dt h eo t h e rr o t e r s 3 T h et o t a ld e s i g no ft h ea u t o m a t i c - - c l e a n i n gd e v i c ea n dt h ep a r t so ft r a c k ，c o n d u i ta n di t sc o n n e c t i
9、 o n ，p o s i t i o ns e n s o ro ft h eo u t e rr o t o r s ，c o n t r o ls y s t e mm a k i n gu s e d o ft i m e ra n da c c o m p li s h i n gt os t a r ta n ds t o pc l e a r i n go n t i m e 4 T h ec h e c ko ft h em a g n e t i ct o r q u eo ft h er o t o r sa n di t se f f i c i e n c yb y中南
10、大学硕士学竹论文摘要e x p e r i m e n t I n d u s t r i a lt e s t si n d i c a t e st h a tt h ea u t o m a t i c - - c l e a n i n gd e v i c ed r i v c db yp e r m a n e n td r i v i n gc a nc l e a nt h ee l e c t r o m a g n e t i cf l o w r a c t e ro nl i n ea n dh a se x t e n s i v ea p p l i c a t i
11、 o ni nt h em e t a l l u r g i c a li n d u s t r y K e w o r d ：m a g n e tt o r q u e ，o p t i m a ld e s i g n ，m a g n e t i cr o t o r s ，f i n i t ee l e m e n ta n a l y s i sl l I中南大学硕士学位论文第一章绪论第一章绪论1 1 磁力驱动技术的原理及研究现状磁力驱动是以现代磁学的基本理论，应用永磁材料或电磁铁所产生的磁力作用，来实现力或转矩( 功率) 无接触传递的一种新技术I l l 。该技术早2 0
12、世纪3 0年代就己被人们所提出，但是由于当时对这一技术尚缺乏足够的认识，而且也受到永磁材料发展局限性的制约，因此在这时期内虽然对这一技术进行很多的实验研究，但未取得较大的进展。2 0 世纪5 0 年代一些科学技术工作者又提出了对这一技术的重新探讨、研究和研制，虽有一些进步，但由于条件的限制，其结果基本与以往一样 2 1 2 0 世纪7 0 年代起随着现代工业的进步和发展，工业生产中日益重视对新技术的需求和对环境的保护，西方发达国家还相继制定了严格的环境保护和产品可靠性等法规，促进了新技术，新产品的开发和利用。磁力驱动技术在这一时期又被一些科技工作者重视和关注，从而引起了进一步的深入研究，因此有
13、了很大的发展和工业的逐步应用，如磁力驱动技术在泵上的应用就是显著的一例。随着工业的发展，对工业用泵轴封的泄露问题提出了苛刻的要求，因此开发无泄露全密封的各种设备就成为工业界的重要课题。由于技术上的突破和设计设计工艺等方面的改进，使磁力驱动的可靠性和经济性均有较大的提高。因此进入2 0 世纪8 0 年代后，磁力驱动技术在工业上的应用得到迅速发展，磁力驱动设备已成为石油、化工，制药等许多领域中的常用设备。磁力驱动密封装置也叫磁力耦合器或磁力联轴器，磁力耦合器由主动机构和从动机构两部分组成，其工作原理如下。在静止状态时耦合磁极N 和s 极相互吸引并成一直线，其转矩为零。当主动机构在外力作用下旋转时，
14、从动机构由于摩擦力作用等关系，在主动机构开始旋转的瞬时，从动机构仍处于静止状态。当耦合磁极的滑移角达到一定值并足以克服从动机构的摩擦力矩时，从动机构就随着旋转，这时从动机构或( 或主动机构) 的一个磁极始终受主动机构( 或从动机构) 的两个磁极的吸力和斥力作用，所有磁极都处于。啮合”状态，如同齿轮联轴器的工作状态】。因此，当主动机构旋转时从动机构也随着同步旋转用隔套将从动机构及介质屏蔽，与外界隔离，磁力线穿过隔套，实现无接触的密闭传动，不存在动密封，密封可靠，无泄中南大学硕士学位论文第一章绪论露。磁力驱动技术的应用特点 6 11 可将轴传递动力的动密封转化为静密封，实现动力的零泄露传递磁力驱动
15、传递力或力矩，是利用磁场力作用特性而实现的。由于磁力驱动并不需要两个永磁件之间相互接触或连接，因此当主动件旋转时，在磁场力的作用下即可实现从动件同时进行旋转，而隔套内外之间不需要主动轴穿过隔套来达到工作的目的，从而可实现动力传递过程的静密封状态，彻底做到零泄露。2 避免振动传递，实现工作机械的平稳运行由于主动件与从动件相互无接触，不存在刚性连接问题，因此在主动件发生突变或振动时都不会直接传到从动件上。同时从动件发生突变或振动时同样也不会影响主动件的工作状态，从而可避免振动或突变的传递，实现工作机械的平稳运行。3 可实现工作机械运行中的过载保护在主动件与从动件无刚性连接的条件下，设计时可适当增加
16、工作转矩以增加安全运动感，但当从动件负载突然增加超载过大时，两件之间可产生滑脱而结束转矩的传递，对电机起到了保护作用。4 与刚性联轴器相比较，安装、拆卸、调试、维修均较方便磁力驱动式装置在结构上较为方便，主动件与从动件之间存在问隙，因此易于安装拆卸和维修，既可减少设备维修的难度和劳动强度，又可提高设备的工作效率。5 磁力驱动传递力的运动方式磁力驱动传动力时可作直线运动、旋转运动以及直线运动与旋转运动相结合的螺旋型复合运动；同时与不同机械结构设计相结合，实现三维空日J 的有序运动、其它一些不同方式的运动或一定距离的位移及任意角度的定向运动。6 可净化环境，消除污染，实现文明生产环境保护是我国经济可持续发展的一项基本国策，在石油、化工、制药、有色金属冶炼，食品等行业的生产流程中，物料输送时应用磁力驱动泵可完全避免有毒、有害、易燃、易爆、强酸、强碱等腐蚀性介质的泄露，既保护了操作者的安全，又防止了对环境的污染。2中南大学硕士学位论文第一章绪论虽然磁力驱动技术比较完善，但磁力驱动技术在应用中仍存在一些问题。1 场的存在可
