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可调速同轴式异步磁力联轴器是基于电磁感应原理而设计的新型磁力传动机构,其结构设计采用自动调速装置,可以精确地调节磁力联轴器外转子轴向移动的长度,改变内外转子间气隙磁场强度,实现速度的可调节,避免了手动调速过程中存在的操作繁琐、调节精度低的缺陷。可调速同轴式异步磁力联轴器拓展了调速式磁力联轴器的结构形式与使用功能,可以广泛应用在冶金、医疗、化工、风电等领域的动力传输装置中,因此具有较好的学术意义和工程实用价值。
首先提出了一种可调速同轴式异步磁力联轴器的整体结构设计方案,对机构的外转子总成、内转子总成和调速装置总成进行设计。调速装置总成采用进给伺服控制系统,可以便捷、精确地调节输出转速。同时确定了工作台的运动方案,提出了静态调速和动态调速两种调速方案,分析比较了不同调速方案对磁力联轴器内外转子间轴向力的影响,为后续轴向力的分析提供了基础。
其次着重分析了静态调速过程中,磁力联轴器外转子在进行轴向进给运动和周向旋转运动两种状态下的轴向力,通过一定的假设条件,应用等效磁荷理论,分别建立轴向力的数学模型,求解出轴向进给运动和周向旋转运动磁力联轴器内外转子间产生的轴向力,为研究可调速同轴式异步磁力联轴器的动力学分析提供一定的理论基础。同时利用有限元分析软件ANSOFT构建磁力联轴器的三维静态分析模型和三维动态分析模型,分别得到轴向进给运动和周向旋转运动过程中,轴向力随外转子轴向移动长度的变化曲线。
最后应用Pro/E软件对可调速同轴式异步磁力联轴器进行三维实体建模,利用ADAMS软件对调速装置总成进行运动学、动力学分析。并详尽论述了基于PLC控制系统的硬件构成、软件设计以及其特点,通过PLC高速脉冲方式(PTO)对伺服电机进行控制,进而精确控制可调速异步磁力联轴器外转子的轴向位移,完成自动调速的要求。