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盘式异步磁力联轴器作为一种新型磁力联轴器,拥有广阔的市场应用前景。该种联轴器凭借其静密封性能来保证动力的无泄漏传递,同时又可以实现电机的软启动,从而达到保护电机的目的。联轴器驱动部分和从动部分相互分开,则可以防止各自的振动发生相互传递,这样既保证了转矩能够平稳传递,又可提高机构的安全性能。另外,盘式异步磁力联轴器是基于电磁感应原理而制成的,可以通过改变其主从动盘之间的气隙厚度来调节转速、转矩。盘式异步磁力联轴器按照结构来看属于旋转机械,所以同其它旋转机械一样,存在不能完全对中的问题,势必会影响其传动性能。本文研究了盘式异步磁力联轴器不对中时的磁感应强度、铜损、转矩传递性能,结合从动轴系的扭振分析,最终确定联轴器不对中所允许的最大值。主要研究工作和结论如下:
1.详细探究盘式异步磁力联轴器的设计、制造、安装、调试及运行过程,结合温度、湿度等环境因素分析不对中的产生原因。根据盘式异步磁力联轴器工作原理总结出三种不对中类型,包括径向不对中、角向不对中及综合不对中。分别建立盘式异步磁力联轴器径向不对中、角向不对中及综合不对中时所对应的数学模型,利用等效磁荷法,分析不对中与输出转矩的关系,推导出三种不对中时轴向力和转矩的数学表达式,为其有限元仿真奠定数学理论基础。
2.基于电磁场基本理论和分析方法,利用ANSOFT有限元软件中的MAXWELL3D模块分析研究三种不对中对联轴器磁感应强度、铜损以及输出转矩的影响规律,并初步确定联轴器不对中所允许的最大值,同时为从动轴系扭转振动分析做准备。径向不对中使得联轴器最大磁感应强度逐渐增大,铜损以及转矩逐渐减小但波动越发明显,径向不对中所允许的最大值为7mm;角向不对中使得联轴器最大磁感应强度值以及铜损增大,而转矩值呈现先减小后增大的趋势,且波动也越发明显,角向不对中所允许的最大值2°;综合不对中当中角向不对中的影响较径向不对中要大,使得联轴器最大磁感应强度值和铜损都逐渐增大,而转矩值呈现先减小后增大的趋势,而且波动也越发明显,综合不对中所允许的最大值为2°/8mm。
3.基于模态分析基本理论,分析扭振产生的原因。利用ANSYS有限元软件,对盘式异步磁力联轴器的从动轴系进行建模,通过模态分析,获得从动轴系前十阶固有频率和振型。利用Origin8.0中的快速傅里叶变换对时变转矩进行处理,得到对应的频谱图。将频谱图与从动轴系的固有频率进行比较,验证不对中是否会使联轴器发生共振,并最终确定联轴器不对中的允许范围。研究结果表明:当角向不对中为2.5°或者综合不对中为2.5°/9mm,从动轴系会产生共振;为了保证输出转矩的稳定性,联轴器的径向不对中应限定在7mm及以下,角向不对中应限定在2°及以下,综合不对中应限定在2°/8mm及以下。