【摘要】：磁力聯(lián)軸器作為磁力泵的核心傳動(dòng)部件,以其無接觸式力矩傳動(dòng)的方式與靜密封結(jié)構(gòu)特點(diǎn),解決了磁力泵在工作中介質(zhì)外泄的問題,被廣泛運(yùn)用于各工業(yè)行業(yè)中。針對(duì)目前在磁力傳動(dòng)研究方面的不足,本文在現(xiàn)有高速“濕式”磁力傳動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)基礎(chǔ)上,改進(jìn)設(shè)計(jì)并加工了一對(duì)圓筒型磁力聯(lián)軸器,以此展開磁力聯(lián)軸器在磁感應(yīng)強(qiáng)度分布、磁轉(zhuǎn)矩與磁渦損計(jì)算、傳動(dòng)性能影響因素分析以及磁-熱流固多場(chǎng)耦合分析這四個(gè)方面的研究:(1)借鑒表貼式無刷永磁直流電機(jī)對(duì)瞬態(tài)場(chǎng)下磁場(chǎng)強(qiáng)度的分析思想,基于Maxwell電磁場(chǎng)基本理論、磁場(chǎng)可疊加原理,構(gòu)建了圓筒型磁力聯(lián)軸器的數(shù)學(xué)解析模型,從理論上推導(dǎo)了分別位于磁鋼區(qū)與氣隙區(qū)內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度分布的解析計(jì)算式,為圓筒型磁力聯(lián)軸器磁場(chǎng)強(qiáng)度的分析提供參考。(2)運(yùn)用不同方法計(jì)算模型磁轉(zhuǎn)矩與磁渦損值。由經(jīng)驗(yàn)式,得出在5000 r/min時(shí)的最大磁轉(zhuǎn)矩與磁渦損分別為:_(max_經(jīng)驗(yàn))=91.63 N?m、_(經(jīng)驗(yàn))=3.927 kW。運(yùn)用Maxwell軟件對(duì)2D與3D模型進(jìn)行瞬態(tài)磁場(chǎng)的分析,得出以下結(jié)論:(a).在一個(gè)運(yùn)動(dòng)全周期內(nèi),磁轉(zhuǎn)矩與間隙間合力隨磁轉(zhuǎn)角變化呈正弦型且變化周期一致,分別在11.25°、33.75°處達(dá)到峰值;磁渦損與間隙間磁密隨磁轉(zhuǎn)角差呈周期變化,在22.5°處達(dá)到峰值。在研究參數(shù)范圍內(nèi),發(fā)現(xiàn)磁轉(zhuǎn)矩與間隙間合力、磁渦損與間隙間磁密的分布隨磁轉(zhuǎn)角差分別以周期值2π/p(p為磁極對(duì)數(shù))、4π/p變化而變化。(b).對(duì)比三種方式所得最大磁轉(zhuǎn)矩與磁渦損結(jié)果有:_(max_經(jīng)驗(yàn))_(max_2D)_(max_3D)、_(經(jīng)驗(yàn))_(2D)_(3D),這是由磁鋼端部漏磁現(xiàn)象所導(dǎo)致。(3)以磁轉(zhuǎn)矩與磁渦損為評(píng)判指標(biāo),對(duì)磁力聯(lián)軸器傳動(dòng)性能的影響因素進(jìn)行探究。研究發(fā)現(xiàn):(a).磁極對(duì)數(shù)增加對(duì)磁轉(zhuǎn)矩與磁渦損同時(shí)存在影響,且呈現(xiàn)先增加后減小而后趨于平穩(wěn)的趨勢(shì)。為方便磁極對(duì)數(shù)選擇,本文引入磁鋼材料利用率概念,對(duì)模型進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化計(jì)算,得出本模型在16對(duì)時(shí)磁轉(zhuǎn)矩與磁渦損達(dá)到最佳值。(b).轉(zhuǎn)速主要影響磁渦損,隨轉(zhuǎn)速的變化磁渦損表現(xiàn)9)9)~2_(4)4))/9)9)~2_(4)4)+1)的關(guān)系;轉(zhuǎn)速對(duì)磁轉(zhuǎn)矩的影響非常小,轉(zhuǎn)速每增加1000r/min,磁轉(zhuǎn)矩約減小0.5%。(c).工作溫度對(duì)傳動(dòng)性能的影響主要由改變磁鋼磁導(dǎo)率引起。對(duì)比20℃時(shí)磁鋼的傳動(dòng)性能,60℃時(shí)磁轉(zhuǎn)矩減小約2%,而在150℃時(shí),磁轉(zhuǎn)矩減小了35%。(d).磁鋼間隙增大會(huì)導(dǎo)致磁轉(zhuǎn)矩與磁渦損小幅度減小。但在間隙間加入基體(A3鋼)時(shí),同一條件下,會(huì)導(dǎo)致磁渦損增加1.2倍左右。(e).磁鋼傾斜角增加會(huì)使磁轉(zhuǎn)矩與磁渦損小幅減小。傾角每增加2°,最大磁轉(zhuǎn)矩降低約0.68 N?m,磁渦損減小10W左右。但磁鋼傾角增加會(huì)使間隙間磁合力的波動(dòng)幅度更小。對(duì)于本模型,磁鋼傾角在為6°(π/4p)時(shí)間隙間磁力幅度最小。(f).磁鋼分級(jí)個(gè)數(shù)對(duì)傳動(dòng)性能的影響主要與磁鋼充磁方式有關(guān)。當(dāng)對(duì)軸向各級(jí)磁鋼采用同一充磁方式時(shí),分級(jí)個(gè)數(shù)對(duì)磁轉(zhuǎn)矩與磁渦損幾乎沒有影響。當(dāng)采用交錯(cuò)充磁方式時(shí),會(huì)使磁轉(zhuǎn)矩與磁渦損大幅度減小,且在間隙間會(huì)出現(xiàn)隨分級(jí)個(gè)數(shù)增多而增多的低磁感應(yīng)強(qiáng)度區(qū)域。(4)基于ANSYS-Workbench耦合平臺(tái),分析了轉(zhuǎn)速對(duì)試驗(yàn)臺(tái)冷卻循環(huán)回路流場(chǎng)的影響,得出:轉(zhuǎn)速變化主要影響隔離套段內(nèi)的流場(chǎng)。流體經(jīng)軸孔以一定流速流出后在隔離套底部均勻散開,在最外緣處達(dá)到最低值。針對(duì)磁熱效應(yīng)對(duì)磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)與溫度分布的影響分析,得出:(a).在隔離套上:溫升,形變與應(yīng)變隨轉(zhuǎn)速的增大呈線性迅速增長(zhǎng),對(duì)比3000r/min時(shí),在10000 r/min下的最大溫升、形變以及應(yīng)力皆增長(zhǎng)了10倍左右。其中在溫度分布上:高溫區(qū)域主要集中于與磁鋼對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度范圍內(nèi),到圓筒壁兩端呈明顯分層現(xiàn)象。在結(jié)構(gòu)上:最大形變點(diǎn)與高溫集中區(qū)域一致,且在周向上均勻向外膨脹,徑向上往兩端呈梯度遞減趨勢(shì)。對(duì)比磁場(chǎng)與流場(chǎng)對(duì)隔離套的應(yīng)力分布影響,得出磁熱效應(yīng)是主導(dǎo)隔離套產(chǎn)生大形變的主要因素。(b).在磁轉(zhuǎn)子體上:應(yīng)力與形變隨轉(zhuǎn)速的增大呈線性增加,在周向上均勻分布而軸向與徑向上梯度遞減。其中內(nèi)磁轉(zhuǎn)子體上,應(yīng)力主要集中于包封套表面;外轉(zhuǎn)子體上,應(yīng)力主要集中于與磁鋼交接面上;隔離套上,應(yīng)力主要集中于與對(duì)應(yīng)磁鋼的長(zhǎng)度范圍內(nèi)且形變值最大。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TH133.4
【圖文】：

力泵不可或缺的傳動(dòng)部件[1]，其獨(dú)特的無接觸力泵在煉油、冶金、電鍍、核工業(yè)等高危、正意義上實(shí)現(xiàn)了輸送介質(zhì)的零泄漏[3-5]，取代筒型磁力聯(lián)軸器基本由內(nèi)外磁轉(zhuǎn)子體、主、1.1 所示。在工作運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)主、從動(dòng)軸分別與原動(dòng)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)之間相互獨(dú)立。保證了工作介質(zhì)之間不相互滲透，因此被廣行業(yè)中。同時(shí)，由于磁力聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且震效果好等方面的優(yōu)勢(shì)大大提高了系統(tǒng)運(yùn)行的值。內(nèi)磁轉(zhuǎn)子體 外磁轉(zhuǎn)子體

充磁方向沿徑向均勻；的徑向?qū)挾冗h(yuǎn)小于模型的軸向長(zhǎng)度，從從而磁場(chǎng)在導(dǎo)磁體內(nèi)的分布不會(huì)發(fā)生磁布，則可簡(jiǎn)化為對(duì)一個(gè)極矩內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)，對(duì)磁材料充磁方式的選擇也不盡相同瓦形磁鋼，常采用徑向充磁方式；對(duì)于、內(nèi)/外周多級(jí)充磁、平面多級(jí)充磁等方，所采用充磁方式為徑向充磁。

(2.9) = / 0 = 0 2 ≤ ≤ 2 (2.10) = 0 = 0 2 ≤ ≤ (2 ) 2 (2.11) = / 0 = 0(2 ) 2 ≤ ≤ (2 + ) 2 (2.12) = 0 = 0(2 + ) 2 ≤ ≤3 2 (2.13)根據(jù)式(2.9)~(2.13)所給出的解析式，繪制一個(gè)極對(duì)數(shù)下剩余磁化矢量 在徑向充磁下分布形式，如圖 2.2 所示。從圖中可以看出，徑向充磁下剩余磁化矢量 只在徑向有分且為方波形,而無周向分量。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2748549