直线往复磁力驱动器研究

论文摘要

直线往复运动的应用范围非常广泛。在化工、制药、生物制品、食品加工等相关领域,直线往复运动的密封是十分重要的问题,研究具有可靠密封性能的往复运动传动理论与技术是十分必要的。为此,本文研究一种直线往复运动磁力驱动器,以实现具有屏蔽密封性能的直线往复运动。在大量查阅国内外相关文献的基础上,本文根据等效磁荷理论,利用磁场力可以跨越一定的空间距离发生作用的特点,研究建立了磁力传动直线往复运动的数学模型,设计、制造了一种同轴式直线往复运动磁力驱动器及其试验台。利用试验台测量了磁力驱动器传递的轴向力,验证了磁力传动直线往复运动的数学模型的正确性,分析了驱动器磁路几何参数和永磁材料性能指标对传递轴向力的影响。在此基础上,根据拉格朗日方程的原理,建立了磁力传动直线往复运动系统的动力学模型,通过实验测量,分析了磁力驱动器的动态工作特性,并进行了相应的敏度分析。本文的理论和实验工作表明,研究的同轴式磁力驱动器可以实现具有屏蔽密封性能的直线往复运动,对解决直线往复运动的密封问题和提高直线往复运动的工作性能具有重要意义。

论文目录

• 内容提要
• 第一章 绪论
• 1.1 国内外直线往复运动密封的研究现状
• 1.1.1 直线往复运动元件的密封技术
• 1.1.2 新材料、新截面形状的密封元件
• 1.1.3 磁流体密封技术及应用
• 1.2 磁力驱动技术
• 1.2.1 磁力驱动技术中常用的名词术语
• 1.2.2 磁力驱动技术的基本原理、结构及特点
• 1.2.3 磁力驱动技术的应用
• 1.2.4 磁力驱动技术的发展现状
• 1.2.5 磁力驱动器的分类
• 1.3 直线往复运动磁力驱动器
• 1.4 本文研究的内容
• 第二章 磁力传动直线往复运动的模型
• 2.1 等效磁荷理论
• 2.2 磁场传递轴向作用力的模型建立
• 2.3 磁力传动往复运动分析
• 2.3.1 内磁环—负载系统的动力学模型
• 2.3.2 外磁环运动规律分析
• 2.3.3 磁力驱动器传动实验系统的受力分析
• 2.4 磁力驱动器实验系统计算分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 直线往复运动磁力驱动器及其试验台
• 3.1 磁力驱动器的设计与制造
• 3.2 磁路材料选择
• 3.2.1 磁性材料的选择
• 3.2.2 软磁材料的选择
• 3.3 磁力驱动器磁场分布
• 3.3.1 模型组成
• 3.3.2 求解结果
• 3.4 隔离套的设计
• 3.4.1 隔离套的结构形式
• 3.4.2 隔离套材料的选择
• 3.5 磁力驱动器试验台
• 3.5.1 驱动装置
• 3.5.2 工作装置
• 3.5.3 加载（负载）装置
• 3.5.4 测试装置
• 3.6 试验台的安装
• 3.7 本章小结
• 第四章 直线往复磁力驱动器的实验
• 4.1 实验准备工作
• 4.1.1 实验设备及条件
• 4.1.2 传感器的标定
• 4.2 直线往复磁力驱动器的静态实验
• 4.2.1 实验条件
• 4.2.2 静态实验数据记录
• 4.2.3 静态实验结果分析
• 4.3 直线往复磁力驱动器的动态实验
• 4.3.1 数据采集范围
• 4.3.2 数据采集曲线
• 4.3.3 动态实验曲线分析
• 4.3.4 动态实验数据记录
• 4.4 动态实验数据分析
• 4.4.1 力—时间、相对位移—时间曲线随频率变化的特性
• 4.4.2 传递轴向力随往复运动频率变化的特性
• 4.4.3 内外磁环相对位移随频率变化的特性
• 4.4.4 驱动器传递的轴向力随相对位移的变化特性
• 4.4.5 动态实验数据与理论数据的对比
• 4.4.6 磁力驱动器的效率
• 4.5 本章小结
• 第五章 直线往复磁力驱动器的敏度分析
• 5.1 磁力驱动器的几何参数对传递作用力的影响
• 5.1.1 轴向力最大值分析
• 5.1.2 内、外磁环偏心引起的径向力
• 5.2 磁力驱动器的敏度分析
• 5.2.1 磁路参数敏度分析
• 5.2.2 磁路体积的敏度分析
• 5.2.3 磁路性价比分析
• 5.2.4 磁场传递往复作用力的优化设计
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 本文结论
• 展望
• 参考文献
• 附录
• 一、仿真曲线
• 二、动态数据采集曲线（部分频率）
• 三、磁路参数对性价比影响曲线
• 攻读学位期间发表的学术论文及取得的科研成果
• 致谢
• 摘要
• Abstract