HBM型立式軸流泵永磁軸承的設(shè)計.pdf

1、我國泵站中立式軸流泵及導葉式混流泵占很大比例，而導軸承是大型水泵最為關(guān)鍵的易磨、易損部件。要實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)機械的可靠運轉(zhuǎn)，必須解決高速轉(zhuǎn)子的支承問題。機械軸承有接觸、需潤滑和要維護，限制了它的最高轉(zhuǎn)速和使用壽命，已成為傳統(tǒng)驅(qū)動高速化的瓶頸。磁懸浮支承具有無摩擦、無磨損、不需潤滑和密封、無功耗、無污染、高精度、壽命長、工作可靠等一系列優(yōu)良品質(zhì)。因此對其磁場及磁力的研究就顯得越來越重要。目前，永磁懸浮支承的分析和設(shè)計理論還遠不成熟。已有的研究主要

2、針對雙環(huán)永磁軸承的研究，且多為復雜的數(shù)值計算模型，缺乏對永磁軸承新結(jié)構(gòu)的研究及其永磁軸承磁力顯式解析模型的研究，難以進行指導永磁軸承的結(jié)構(gòu)設(shè)計和優(yōu)化。因此本文研究的嵌套多環(huán)Halbach陣列永磁軸承磁力顯式解析模型具有重要的現(xiàn)實意義。本研究主要內(nèi)容如下：
　　 ⑴分析軸流泵導軸承載荷的分布情況可得出各種徑向分載荷中的大部分分載荷的大小或方向是隨機的。考慮到分載荷方向的隨機性對總載荷的影響大于大小的隨機性對總載荷的影響，因此，近似

3、認為各個分載荷大小等于其最大值，并假定方向隨機變化的各分載荷出現(xiàn)在各個方向的概率密度均勻分布，且相互獨立，研究方向隨機變化的各分載荷對導軸承的總作用效果。
　　 ⑵Halbach陣列的永磁軸承在形式上是一種嵌套旋轉(zhuǎn)磁化永磁環(huán)堆疊的結(jié)構(gòu)。首先基于等效磁荷法對單對嵌套永磁環(huán)結(jié)構(gòu)的數(shù)學建模方法分析，根據(jù)線性疊加原理建立單個波長的嵌套永磁環(huán)堆疊結(jié)構(gòu)的數(shù)學模型；接著用分子電流法建立單個波長Halbach陣列磁體承載力的數(shù)學顯式解析模型，并

4、推導出剛度表達式。通過編程及數(shù)值計算結(jié)合有限元軟件分析比較，發(fā)現(xiàn)用基于等效磁荷法對單對嵌套永磁環(huán)結(jié)構(gòu)的數(shù)學建模分析方法相對于用分子電流法建立單個波長的Halbach陣列磁體承載力的數(shù)學顯式解析模型誤差大，而且計算繁雜，而采用單個波長的Halbach陣列磁體承載力的數(shù)學顯式解析模型表明各個參數(shù)之間函數(shù)關(guān)系具有比較直觀的特點，便于優(yōu)化設(shè)計，且相對有限元軟件分析結(jié)果的誤差約為5％。
　　 ⑶推導及驗證多個波長的Halbach陣列磁體承