利用磁悬浮技术提高动平衡加工精度及平台设计开题报告.doc

11邵阳学院毕业设计（论文）开题报告书课题名称利用磁悬浮技术提高动平衡精度及平台设计学生姓名马幸福学号0241118059院（系）、专业机械设计制造及其自动化指导教师曾周亮2006年3月9日12一、课题的来源、目的意义（包括应用前景）、国内外现状及水平高速磁悬浮列车作为一种新型的轨道交通工具，是对传统轮轨铁路技术的一次全面革新。它不使用机械力，而是主要依靠电磁力使车体浮离轨道，就像一架超低空飞机贴近特殊的轨道运行。整个运行过程是在无接触、无磨擦的状态下实现高速行驶，因而具有“地面飞行器”、“超低空飞机”的美誉。迄今为止，对磁悬浮列车进行过研究的国家主要有日本、德国、英国、加拿大、美国、前苏联和中国。当前以日本和德国处于领先的地位中国在80年代初开始立项，对常导电磁铁吸引式磁悬浮列车进行研究。到1994年10月，由西南交通大学建成中国首条磁悬浮列车试验线，并同时开展磁浮列车的载人实验。该项实验成果于1996年1月通过铁道部组织的专家鉴定，从而使中国对磁悬浮列车的研究跨入到先进国家的行列之中。目前，中国投资89亿人民币建设的全长31公里的上海磁悬浮铁路以顺利完成调试运行，将于今年10月正式投入商业运营。磁悬浮列车除了具有速度快的特点之外，还有噪声低、振动小、无磨耗、不受气候条件影响、不污染环境、安全、舒适、节能等优点，因而引起了人们极大的兴趣，许多国家纷纷制定了研究计划。随着科技的发展，旋转机械正快速向高速、轻质、高精度方向发展，一般内燃机转速高达8000r/min，喷气发动机转速达30000-50000r/min，电机转速也超过10000r/min，像导弹，航天器中的陀螺仪，转速也30000-50000r/min，废气涡轮增压器转子转速也高达20000r/min，EVC汽车上的增压器转速超过10000r/min。在如此高的转速下，转子的动不平衡哪怕只有1g，也将造成数十公斤或上吨的离心力，严重影响转子的平稳性，引起高频振动，使转子及其轴承的偏磨，导致轴承处油膜波荡，造成机件很快早期磨损。因此，转子的动平衡精度，成为制约高速旋转机械的瓶颈。常规的机械式动平衡仪，即使是德国西门子公司生产的，也只能准确地测出动不平衡质量及其位置，要除去动平衡质量，必须停机取下被平衡转子，再用机械加工方法找准不平衡位置切除不平衡量。这样往往原来的地方或去量不足或过量，很难达到要求，因而常反复进行多次还达不到平衡要求，特13别是高转速转子，成为生产工艺过程中最感头疼的事。为此我们提出了动不平衡质量不停机自动切除方案。这是利用动不平衡质量在高速旋转中必然产生径向离心力以呼离心力作为信号源，使其转化为电信号。再以此电信号作为激光切割器的激光能量大小的控制源，激光切削量不大，由于高转速单位时间内的重复切削次数多，单位时间内的累计切削量就相当可观了，其切削量随离心力大小同步增减，等到其离心力微乎其微时，激光能量也随之微乎其微，若要提高转子转速，又可继续进行切削，直到无信号源输出为止，因此，动平衡精度可以提高到非常精密的程度。以满足各类高速转子的动平衡要求。显然，离心力信号的反应必然受到运转部分摩擦力的干扰，为了提高切削精度，就必须减少各运动部位的机械摩擦力，在高速情况下，运动频率是与转速相应的，光靠润滑油是难满足要求的，为此，我们以磁浮工作台作为动平衡仪的工作台，当在离心力作用下，磁悬浮工作台特产生相应位移，使磁悬浮间隙发生变化，导致磁通量发生变化，这一变化即可引入电脑中进行处理放大后作为激光能量控制信号台，将机械摩擦阻力的影响排斥在外，对信号的提取几乎没有影响，从而大大提高动平衡精度。同时，也省去了测取离心力的一整套传感器及其误差影响。国外生产增压器的最大厂家为英国HOLST公司，曾进行过了不停机机械切除动不平衡质量的研究，由于采用的是机械接触式的加工切除、精度不高、而未予推广；激光切除也曾搞过，但对机械摩擦的干扰没有采取措施，精度没有很大提高。但总是不十分理想。我校周继明、欧阳光耀发表动不平衡质量不停机自动切除初探论文，其工作台是放于静压空气垫台和气垫导转，用差动变压器提取信号作为激光能量控制信号，尚未立项研究，因此，从目前情况分析，此项目在国内尚属首次。14三、现有基础和具备的条件通过大学四年的学习，我们已经学习了机械原理、电工技术、控制工程、特种加工技术等课程，已经掌握了基本的专业知识与系统理论知识，对本课题的研究有了一定的比较深入的了解和更深一步的把握，这就为我们进行这一项研究工作打下了基础。同时经过几个学习期间的一系列的设计与实习，锤炼了我们综合多门课程知识进行创新的能力。同时，经过在学四年所开设的实验课程的学习，加强了我的实际动手能力。此外，由于磁悬浮技术是一门新的前沿科技，它所涉及到的综合知识错综复杂，它有着极为广阔的发展前景，吸引着世界各国的广泛兴趣，世界各国的科技工作者都在进行不断的研究，并取得了很多成果，因此在很大的范围内，我们可以将其拿来借用参考，并在此基础上得出自己的新方案与新的见解。与此同时，网络技术的日新月异与高速发展，更是为我们的研究提供了广阔的研究平台，诸如：国期刊网、维普网、万方数据库、超星数字图书馆等网站都能为我们提供所需的各种资料与最新形势，这也是我们进行研究的最有利的条件。同时校园网的开通也是更加方便了我们查找资料。学校图书馆也是我们查找资料的去处，诸如各学校的学报、各种期刊也是或多或少地有所记载。更加值得一提的是我校周继明、欧阳光耀教师发表动不平衡质量不停机自动切除初探在传感技术杂志上，这从理论上也为我的研究工作有所启示。现有的资料有如：毛军红、高琳、李黎川编写的采用实心铁磁体的磁悬浮工作台的系统辨识；虞烈编写的可控磁悬浮转子系统；寇惠、付润兰、原培新编写的故障诊断的振动理论基础；王伟、李晓理编写的多模型自适应控制等等。对于工作平台的磁悬浮结构设计，