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带式输送机磁悬浮支撑力和皮带张力的计算

发布时间:2014-10-21 浏览次数:

  根据皮带输送机的结构特性,磁悬浮系统在输送方向上的磁场分布情况是类似的,只需要取输送方向上单位长度的输送带和电磁体结构进行磁场力的分析计算即可。选取输送方向长度为1m,磁悬浮支撑装置呈瓦形结构,即呈圆弧状。按照初步选定带式输送机的输送带型号和磁悬浮支撑永磁体的属性,通过有限元分析法计算两永磁体间的排斥力大小。
  从带式输送机的输送带整体结构来看,沿运输方向横截面的结构都是相同的,为了简化模型和降低ANSYS求解的压力,利用系统结构的对称性。磁悬浮系统的横截面磁路布置结构来建立二维磁场分析的模型,带式输送机的输送带和电磁体的永磁芯极化方向为径向,因此需要先建立柱坐标系,这样两者的极化方向均结构圆弧的径向,方向相反。
  带式输送机永磁体的加载主要是对永磁体周围的空气单元区添加磁通量平行和垂直条件,也就是对空气单元外围的面单元施加磁通量平行和垂直边界条件,为了求解输送带的磁力大小,还需要分别对输送带和电磁体的永磁芯所有划分的单元施加力的边界条件,分别建立两个永磁体的力边界条件组件,以便在后处理时计算两组件所受磁场力的大小。带式输送机永磁体间因不存在电流源,其磁斥力无法通过电场力来计算,需要采用虚功原理来求解。
  带式输送机完成载荷约束后,就可以求解磁悬浮系统的整个磁场强度的分布情况和输送带的受力情况,从求解的磁场强度和磁力线云图可以很直观地看到磁悬浮系统磁路的分布情况。取带式输送机运输方向1mm长输送带为计算对象,则2m宽输送带和物料在该二维平面内自重载荷为4.182N。显然电磁场和永磁场所施加给输送带的线载荷完全能够满足输送带的承载要求。
  通过Maxwell应力张量法计算带式输送机张力得到的结果与理论计算的结果较为接近,通过虚功原理计算得到的结果有一点的偏差。但总体计算结果均能满足带式输送机输送带的输送要求,且存在一定的富余,可以适当减小线圈的电流大小,降低能量损耗。带式输送机的输送带与瓦形电磁体接触面上所受悬浮力的大小完全能够满足其上物料和自身重力承载的需要。
  所建立的柔性化处理后的带式输送机的整机虚拟样机模型,根据上节对磁浮装置磁场力的分析计算,输送带在竖直方向的受力情况可以看成始终是平衡状态,即输送带和物料的综合重力载荷与磁悬浮支撑电磁体的磁浮力载荷大小相等方向相反。在磁悬浮带式输送机的动力学分析中可以将磁悬浮支撑永磁体的结构简化处理,直接将其定义为作用于输送带的均布载荷力,而输送带上的物料也同样可以等效为相应的均布作用力。

 


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Tags:带式输送机,皮带输送机

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