磁力传动联轴器优化设计数学模型

磁力传动联轴器优化设计数学模型李志鹏在泵、风机、压缩机、搅拌器、反应釜等旋转式机械设备上，采用磁力传动联轴器来传递动力，可以取消轴封，从而避免运行过程中介质泄漏，达到保护环境、杜绝泄漏损失和轴封检修停机等经济损失。但由于磁材料价格昂贵，采用磁力传动联...     

Halbach阵列磁力联轴器传动转矩的数值计算

为提高磁力泵磁力联轴器的传动转矩,对Halbach阵列的特点和制造方法进行阐述,并分析了Halbach阵列的磁场分布情况及磁体的磁化规律.基于ANSYS求解磁传动转矩的基本原理,应用ANSYS软件对24极式Halbach型磁力联轴器的气隙磁场进行有限元分析,研究转角差、气隙厚度、永磁体厚度以及轭铁厚度对磁力联轴器传动转矩的影响.计算结果表明：Halbach型磁力联轴器的传动转矩随转角差呈正弦周期性变化,且在转角差为磁极张角一半时取得最大值;在满足结构要求的前提下应尽量减小工作气隙厚度以提高其传动转矩;随着永磁体厚度的增大,其传动转矩值变化较大且在使用较大尺寸永磁体时更能充分体现Halbach阵列的单边聚磁特性;随着轭铁厚度的增大,传动转矩呈下降趋势但影响很小,因此,在设计Halbach型磁力联轴器时可以取消轭铁结构以降低转动惯量,从而增强联轴器的传动性能.     

Halbach阵列磁力联轴器传动转矩的数值计算

为提高磁力泵磁力联轴器的传动转矩,对Halbach阵列的特点和制造方法进行阐述,并分析了Halbach阵列的磁场分布情况及磁体的磁化规律.基于ANSYS求解磁传动转矩的基本原理,应用ANSYS软件对24极式Halbach型磁力联轴器的气隙磁场进行有限元分析,研究转角差、气隙厚度、永磁体厚度以及轭铁厚度对磁力联轴器传动转矩的影响.计算结果表明：Halbach型磁力联轴器的传动转矩随转角差呈正弦周期性变化,且在转角差为磁极张角一半时取得最大值;在满足结构要求的前提下应尽量减小工作气隙厚度以提高其传动转矩;随着永磁体厚度的增大,其传动转矩值变化较大且在使用较大尺寸永磁体时更能充分体现Halbach阵列的单边聚磁特性;随着轭铁厚度的增大,传动转矩呈下降趋势但影响很小,因此,在设计Halbach型磁力联轴器时可以取消轭铁结构以降低转动惯量,从而增强联轴器的传动性能.     

新型耐高温磁力联轴器的研制

同步磁力联轴器已在化工、制药等部门得到广泛应用,但目前同步磁力联轴器一直存在内磁钢在高温下退磁而引起磁力联轴器不能正常工作的问题。该文运用鼠笼式异步电动机工作原理,设计一种新型磁力联轴器,可有效解决这个问题,采用有限元方法分析了该新型磁力联轴器的内部磁场分布,计算了转矩和内外转子间的转速差并与实测值进行了比较。实验结果表明,该设计方案切实可行。     

新型耐高温磁力联轴器参数优化试验及分析

新型耐高温磁力联轴器能有效地解决磁力驱动泵无法输送高温介质的问题，具有较高的经济价值和较好的使用前景。为优化该磁力联轴器设计参数，采取了正交试验的方法并自行设计了一套试验装置，大大地节省了试验费用和时间，取得了令人满意的结果，同时对试验结果进行理论分析，为下一步设计公式的推导提供了依据。     

永磁带轮式金属带传动原理及力学模型

永磁带轮式金属带传动是依靠安装在带轮上的稀土永磁体产生磁场以吸引金属带,并大幅度地提高金属带与磁力带轮间的摩擦力而传递运动和动力的,介绍了永磁带轮式金属带传动的结构及工作原理;建立了永磁带轮式金属带传动的力学模型;并对影响其传动特性的主要因素进行了分析.     

鼠笼异步磁力联轴器在耐高温磁力泵中的应用

为了对耐高温磁力泵进行设计和研究,保证磁力泵能够顺利启动和正常工作,对磁力泵中鼠笼转子异步磁力联轴器和泵的机械性能进行了对比分析.根据泵的基本性能公式,推导了泵的转矩与转速之间的关系.利用Ansoft Maxwell软件对鼠笼转子异步磁力联轴器进行有限元瞬态分析,得到转矩和转差率之间的关系,并分别对磁力联轴器的启动和正常工作两个阶段的磁场、扭矩进行了研究.通过将泵与磁力联轴器的性能进行综合分析,得出不同的磁力泵在不同转速下的扭矩、转差率等参数,并得出特定参数条件下泵与磁力联轴器的最优组合.试制出耐高温磁力泵样机进行试验验证,试验结果表明：在泵达到最高效率时,磁力泵的试验扭矩与理论分析得到的扭矩误差较小,说明磁力泵达到了最优化的设计结果,并验证了理论分析的正确性.     

基于磁-流-热-固多场耦合的磁力联轴器应力形变分析

为探究不同转速下磁力联轴器部件的温升和应力形变情况,基于ANSYS Workbench耦合平台,首先对其进行单向的热磁耦合,并进行温度分布分析,再对磁场与流场共同作用下的磁力联轴器结构场进行热固单向耦合分析.结果表明：隔离套的高温区域在轴向上主要对应于磁钢所在位置,并且温度向套筒两端明显递减.隔离套的较大形变区域与高温区域一致,周向上呈向外膨胀状态,轴向上呈两端递减.对于内磁转子体,应力主要集中在薄金属包封套表面且向转子内部递减.对于外磁转子体,应力主要集中在磁钢周围与转子内表面,并由内向外呈现递减趋势.此外内外磁转子体的形变量并不大,但转速对联轴器部件的温升和应力形变影响较大.随转速增大,隔离套的温升、形变与应力值最大增长约7倍,内外磁转子体的应力峰值从6.350 MPa增大到37.300 MPa.     

磁力泵磁力联轴器传动的影响因素

为研究磁力泵磁力联轴器的传动性能影响因素,基于Ansoft-Maxwell软件对设计模型进行数值计算,定性分析模型在不同磁极对数和磁钢间隙时对磁转子传动性能的影响.以磁转矩与磁涡流损耗作为评价指标,分别设计4～26对不同排列方式的磁块,并对磁转子的磁场分布进行分析,求得不同磁极对数下磁转子的磁转矩峰值、磁涡流损耗平均值以及离套所受内外磁块的合力F的大小,得到设计模型在16对时磁转矩与磁涡损达到最佳值.以16对磁极对数磁转子为例,单一改变相邻磁钢间的间隙度数,分别从1°,2°,3°,4°共4种不同情况下,研究间隙大小对磁转矩与磁涡流损耗的影响规律,结果表明,增大磁钢间隙会导致磁转矩与磁涡流损耗有小幅度减小,但在间隙中间加入基体A3钢且保持其他条件不变时,会导致磁涡流损耗值增大1.2倍左右.研究的结果可为磁力泵磁转子参数化设计提供一定参考.     

鼠笼异步磁力联轴器在耐高温磁力泵中的应用

为了对耐高温磁力泵进行设计和研究,保证磁力泵能够顺利启动和正常工作,对磁力泵中鼠笼转子异步磁力联轴器和泵的机械性能进行了对比分析.根据泵的基本性能公式,推导了泵的转矩与转速之间的关系.利用Ansoft Maxwell软件对鼠笼转子异步磁力联轴器进行有限元瞬态分析,得到转矩和转差率之间的关系,并分别对磁力联轴器的启动和正常工作两个阶段的磁场、扭矩进行了研究.通过将泵与磁力联轴器的性能进行综合分析,得出不同的磁力泵在不同转速下的扭矩、转差率等参数,并得出特定参数条件下泵与磁力联轴器的最优组合.试制出耐高温磁力泵样机进行试验验证,试验结果表明：在泵达到最高效率时,磁力泵的试验扭矩与理论分析得到的扭矩误差较小,说明磁力泵达到了最优化的设计结果,并验证了理论分析的正确性.     

大功率拖拉机电液提升专用力传感器磁路设计与仿真

基于压磁效应原理,对大马力拖拉机电液提升控制专用力传感器的磁路结构进行了研究。分析了该力传感器的工况和现有柱状磁芯型力传感器的磁路工作原理,并针对其不足提出了一种十字芯型的力传感器磁路结构方案,将现有柱状磁芯型力传感器产品的受力维度从二维变为三维,在同等受力变形的基础上增大了磁路结构的变形程度,增加了磁场的偏置程度,提高了传感器的灵敏度与线性度。建立了磁结构的三维模型与磁路数学模型,并基于Matlab/Simulink模块分别建立了柱状磁芯型与十字芯型2种力传感器的系统仿真模型。结果表明,与柱状磁芯型力传感器相比,十字芯型力传感器线性度由1.85%降低为0.08%,灵敏度由0.09 mV/kN提高为0.21 mV/kN,适用于重载荷作用下电液提升系统中力的测量与控制,能够更好地适应恶劣的工作环境,提升拖拉机的耕作效果。     

棒状铁镓合金磁滞特性和功耗特性分析

铁镓合金的磁滞和功耗特性是研究磁致伸缩换能器工作效率的基础特性。基于霍尔效应和法拉第电磁感应定律设计了一套磁致伸缩材料磁特性自动测试系统,利用该系统分别测试了铁镓合金棒不同磁场频率和不同磁感应强度下的磁滞回线,得知矫顽力和剩磁都随磁场频率和磁感应强度的增加而增加。基于磁滞回线计算了相同磁感应强度在不同磁场频率下的电磁损耗和介质储能,通过对电磁损耗曲线进行拟合,将电磁损耗分离为磁滞、涡流和剩余损耗。结果表明:磁感应强度为1 725 m T时,磁场频率由30 Hz增至70 Hz,电磁损耗和介质储能分别增加了3.24倍和1.96倍,分离后的磁滞、涡流和剩余损耗分别增加了1.33倍、5.26倍和7.35倍。磁滞损耗所占比例由56.87%下降至31.31%,涡流损耗所占比例由32.98%上升至48.69%,剩余损耗所占比例略有上升。对于高频工作条件下的铁镓换能器,通过对铁镓棒切片处理,减小了涡流损耗,提高了铁镓换能器的工作效率。     

基于磁化装置的滴灌施肥监控系统

在传统滴灌施肥的基础上设计与之结合的磁化装置,并实现以IPC+PLC为中心的监控系统,该系统通过线圈产生可调的稳恒磁场,在外加磁场环境下使肥料与水融合,提高水肥耦合效应,在此基础上由操作人员通过上位机人机界面实现对滴灌施肥过程的全程实时监控。能够实现控制量的输入,控制过程状态变量的采集,显示和保存（时实曲线、历史曲线、数据库操作等）,数据处理结果的输出、打印及数据查询。     

1GF-2.5型施肥旋耕联合作业机的改进设计

1GF-2．5型施肥旋耕联合作业机是以单功能的6540型旋耕机为母体改进的新型施肥旋耕联合作业机具,可同时实现全肥深施-精细整地的功能。通过对施肥装置、传动系统、主体结构、机组配套性能的设计和机具田间工作性能的试验,表明该机结构紧凑合理,工作可靠,性能优良,经济性好,作业质量满足农艺要求。     

新型轴向力平衡装置轴向力的计算

介绍了一种新型轴向力平衡装置及其平衡原理,并分析计算了装有这种平衡装置的多级泵在工作过程中末级叶轮所受的轴向力。推导出该平衡装置在设计工况下实现无轴向力工作应满足的条件,并将轴向力平衡装置应用于生产中。     

圆盘式磁流变制动器仿真优化设计

为了改进磁流变制动器的性能,提出了一种基于结构与磁路耦合模型仿真分析的优化设计方法。该方法以最大化制动器的制动力矩和最小化制动器的质量为目标,采用变动权系数的策略将多目标化为单目标,然后运用ANSYS的参数化有限元仿真优化工具进行优化求解,得到磁流变制动器的最佳几何参数。在此基础上,加工制造出实物样机,设计并搭建磁流变制动器性能测试平台,实验和仿真结果表明该设计方案能较好满足制动器的制动力矩和磁路设计的要求。     

新型多叶轮潜水搅拌机流场特性

为提高搅拌机搅拌效果,针对各种形状的污水处理池,设计出系列新型多叶轮潜水搅拌机.文中基于ANSYS Fluent 15.0,对2种新型多叶轮潜水搅拌机搅拌流体进行计算,展开深入研究.结果表明:新型双向潜水搅拌机和新型双层潜水搅拌机搅拌水池内流体有效轴向推进距离分别是同叶轮的传统潜水搅拌机的2.0倍和1.8倍,池内流体平均流速分别为0.194 m/s和0.215 m/s,与传统潜水搅拌机搅拌流体平均速度0.203 m/s接近.新型双向潜水搅拌机池内最大速度沿轴向分布呈现马鞍形分布,且流体速度差较大,仅有73.2%流体的流速大于0.050 m/s,且低速区存在于水池中上部,其更适用于狭长且不深的水池.新型双层潜水搅拌机搅拌水池内流体最大速度分布沿轴向呈现双曲线递减分布,78.71%流体的流速在0.100~0.300 m/s,池内低速流体仅占1.55%.故新型双层潜水搅拌机和新型双向潜水搅拌机搅拌性能明显优于同叶轮的传统潜水搅拌机.研究结果可为潜水搅拌机的实际工程应用提供参考.     

作业参数对立式圆盘排种器性能的影响

以立式复合圆盘排种器为试验对象,研究了作业参数对其性能指标的影响规律。试验利用计算机视觉技术与专业软件,采用多因素多水平试验设计,得出了合格指数、漏播指数及株距变异系数等指标与试验因素之间的回归模型。试验表明：株距在性能指标回归模型中贡献率最大,是影响性能指标的重要因素;作业速度、株距及种盘直径三因素中任意两种有利水平组合可以弥补另外一因素的不利水平区间,通过调整或配套因素的水平组合可适应不同的作业项目及相关指标要求。     

一种新型玉米去雄装置的设计

设计了一种新型玉米去雄装置,安装在高地隙喷药机上,可在不改变原有高地隙喷药机功能的前提下,增加去雄的新功能,并可以有效解决人工去雄劳动强度大、作业效率低的问题,能够提高去雄作业的机械化和作业效率。设计的新型玉米去雄装置主要由切顶器和四杆仿形机构组成。为此,对四杆仿形机构、旋转轴及分禾器进行设计,对液压马达、联轴器进行选择,并对旋转轴进行有限元分析。试验结果表明:新型玉米去雄装置去雄率为91.0%,满足农艺对机械化玉米去雄的要求,能有效减少人工的劳动强度,提高工作效率。