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1、湖南理工学院毕业设计（论文）学号 14071900494 毕业设计（论文）题目： 一吨全自动永磁起重吊的设计 作 者 武 道 届 别 2011 届 院 别 机械工程学院 专 业 机械设计制造及自动化 指导教师 赵 稳 职 称 高级工程师 完成时间 2011年5月20日 III摘 要在起重行业中，永磁起重技术具有广阔的应用前景，更符合我国经济的可持续发展战略，但是目前这方面的研究还不够深入，技术水平很有限，因而没有得到广泛应用。本文对永磁起重技术进行了深入全面的研究，并就该技术中永磁材料的选用问题及运行中的卸重（退磁）问题进行了详细的论述。介绍了永磁起重吸盘的工作原理及相对于传统电磁铁的节能、省
2、材、廉价、安全等特点，讨论了应用一组起吊杆机构及永磁磁芯中各零部件的材料选用问题进行了分析，在实现设定起重量要求的基础上，设计了合理的磁路，对吸盘各部分的尺寸进行了计算分析。此外，对聚磁问题也进行了一定的探讨，以获得尽可能大的磁通。在完成额定起重量为1000kg，最大起重量为2550kg的全自动永磁起重吊的起吊杆机构设计基础上，还完成了1000kg全自动永磁起重机的整机设计工作，本文分别作了阐述。关键词： 起重吊；永磁；起吊杆；自动控制Abstract In the crane trade, the lifting technique of permanent magnetism has wi
3、de application prospects， accord with the sustainable development strategy of the economy of our county even more， but the research of deepening to the lifting technique of permanent magnetism, and on the question of exertion of the permanent magnetism material in this technology and unloading heavy
4、 (remove the magnetism), question gone on the detailed argumentation in operating. Working principle of this technology is introduced. Compared with traditional electromnagnet, this device has many merits. The article discusses methods of magnetization and demagnetization by the pulse of strong curr
5、ent. Such as the circulation of one group of lever structure and permanent magnetic lifter which can makes a deep analysis on the aspect of selecting material related to every parts of hanging-pad and permanent magnetism core. On the basis of the fact that the required weight was set up, we have des
6、igned reasonable magnetism circuit and have carried on computational analysis to the size of every part of the pad. In addition, in order to make magnetism as big as possible, some problem concerning gathering magnetism has been researched. On the basis of finish the structure of lifting staff desig
7、n of automatic permanent magnetic lifter, whose amount lifting weight is 1000 kg and the maximum weight is 2550kg, I have also finished the complete machine design work of 1000kg automatic permanent magnetic lifter , this text has been explained separately.Key Words Crane；permanent magnetism；Lifting
8、 staff ；Automatic control II 目 录摘 要IAbstractII1绪 论11.1本课题的来源、研究目的及意义11.2国内外研究现状、水平及存在的问题21.3本课题主要研究内容和研究目标31.4本章小结42 全自动永磁起重吊系统分析52.1 本课题系统构建思想52.2 本课题系统的总体结构52.3 本设计的创新机理52.4 本章小结63 起吊部分设计与计算73.1 永磁材料的研究状态73.2 材料选取113.3 永磁体的磁吸力133.4 磁路设计163.51吨永磁吊磁力计算183.6起吊部分设计193.7 本章小结254 控制部分设计与计算264.1 设计思路264.
9、2 选取钢丝绳274.3 确定卷筒直径274.4 电动机的选择274.5 本章小结295 安全技术305.1 安全管理305.2 安全注意事项306 结论与展望326.1 结论326.2 展望32参考文献34谢 辞35- 33 -1绪 论1.1 本课题的来源、研究目的及意义1.1.1 课题来源调查岳阳工业市场，发现在全国范围内，岳阳的电磁、永磁起重技术较为先进，行业实力较强，目前有十多家公司生产各种性能、不同型号的电磁、永磁起重设备。但在起重行业生产实践中，大多数起重设备不能实现全自动作业，尤其是取物装置，目前常用电磁铁、永磁铁等起吊重物，但根据生产厂家反应以及现场应用情况调查，发现这些取物装
10、置或多或少的都存在某些弊端。例如：适用电磁铁吊运重物时，必须有电源，当电力不足或突然断电时，取物装置便不能正常工作，甚至造成安全事故，也不便于水下等一些特殊的工作环境下作业，其安全性、可靠性不高，适用条件受到限制；若适用通常的永磁铁吊运重物时，由于磁芯不能自动移动，使磁路永远处于开通或短接状态，吸盘将永远处于吸料或放料状态，要完成放料和吸料动作的自动转换，必须借助人工，操作辅助退磁装置施加较大外力才能实现硬性分离，致使薄板材变形、不能被起吊自如，由于不能自动退磁，影响到了实际应用。要解决这一系列问题，最好能有一种可实现自动卸重（退磁），可以全自动控制的永磁起重设备，我国从80年代末就开始了永磁
11、起重技术的研究，取得了可喜的成果，并获得了20多项国家专利。但致使在目前，还远没有达到广泛使用的程度，也还不能说取代了电磁起重装置。永磁起重技术，显示出美好的前景，然而目前它尚还处于发展阶段，还有不少问题，需要进一步研究。要解决的基本问题有二：第一是如何选用永磁材料及其最佳方案的设计问题；第二是怎么解决卸重（退磁）问题。可以说卸重问题更为重要，否则，起重量再大也没有意义。1.1.2 研究目的和意义永磁起重技术，是永磁材料应用的新领域之一，也是起重技术发展的一个新方向。用永磁体在空间建立一个磁场，除了制造该永磁体时消耗掉一定的能量外，在长期使用过程中就不再另外消耗能量了。显然，这是永磁体的一大优
12、点。近几年来，随着人们对能源认识的重要性日益深刻化和具体化，利用永磁体以节省电能，已成为许多电磁设备设计工作中的一个原则。起重机行业作为工业的一个重要组成部分，在我国的经济建设中，发挥着十分重要的作用。西部大开发、南水北调、青藏铁路等一大批国家级重大工程建设，我国稳步推进的城镇化建设和可持续发展战略的实施，都为起重机行业提供了庞大而长久的市场。电磁起重技术在起重机中的应用，可省却许多人工捆扎、挂装吊钩等繁重工作，使用起来十分便捷。然而，电磁吸盘所产生的电磁系里依赖于通电线圈的匝数，因而不可避免地带来耗电量大等一系列缺点1；另外，永磁起重设备还广泛用于仓库和作业现场的钢材的起重搬运，工程机械的移
13、动，机床加工件的上下移动，配合在吊车、升降机起重搬运物品中使用。使用于各类平整的钢材、机械零部件或半成品、模具的搬运。随着工业与科技的快速发展，随着人们节能意识及安全意识的不断增强，作为永磁材料应用的新领域之一的永磁起重技术，逐渐成为起重技术发展中的一个具有广阔前景的新方向，不少科技工作都致力于此项技术的研究。永磁起重装置的基本特征是：在起重作业过程，不需要通以电流，仅靠永磁吸盘中永磁体产生的强大磁吸力，就可以把钢铁等铁磁性物件吸吊起来。因此，相对于传统的电磁式起重而言，永磁起重的最大优点，就是节约能源。同时，因为安全可靠。又由于不需要防断电装置，因此有利于降低成本，也不存在配线系统故障的情况
14、下，产生任何危险，并可在室外作业。一般而言，永磁起重装置的体积和重量，要比同级的电磁式的装置小而轻，采用高能磁性材料后使之体积更小、重量更轻、而磁力强大。1.2 国内外研究现状、水平及存在的问题永磁起重技术，是永磁材料应用的新领域之一，也是起重技术发展中的一个新方向。目前，还远远没有达到广泛使用的程度，但是永磁起重技术具有十分广阔的市场前景，然而，目前该技术尚不成熟，还处于发展阶段，还有不少问题需要解决。在实际的生产应用中，对永磁起重装置的基本要求为：起重时，永磁吸头处必须具有强大的磁场，此时，磁力线通过待吸附的钢铁件，钢铁件被磁场所产生的磁吸力吸附：在卸重时，永磁吸头处没有磁场（含磁场被抵消
15、的情形），此时，待吸钢件中无磁力线通过，钢铁件脱离永磁吸头的吸附。为达到这个基本要求，人们进行了各种各样的设计，研制出一系列的起重装置，这起重比较典型的有：转动位移式永磁起重装置、平动位移式永磁起重装置、电脉冲充退磁式起重装置、磁开关式永磁起重装置以及电磁反磁场抵消式永磁起重装置2等等。目前，永磁起重技术中需要解决的两个方面的基本问题：第一，是如何合理地选用永磁材料及其最佳磁路的设计问题；第二，是怎样解决卸重问题，也就是自动退磁问题，在这里卸重问题更为重要，如果卸重问题得不得很好的解决，起重量再大也毫无意义。永磁材料的选用问题，从发展永磁起重技术的角度考虑，希望选用磁性能优异、居里点高、磁稳定性好和价格适中的新型永磁材料。此外，对选用的永磁
