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磁悬浮式驱动织针装置理论研究与设计

作　者: 朱文斌
导　师: 张建钢；吴晓光
学　校: 武汉纺织大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 磁悬浮式织针 提花圆纬机 磁悬浮 电子选针
分类号: TS103.821
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 16次
引　用: 1次
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内容摘要


纺织行业是我国重要的传统支柱产业和主要出口创汇产业之一,经济规模庞大,从业人口众多。针织行业在整个纺织行业中占非常重要地位,但目前高档的针织机械几乎完全依赖于进口,其原因是我国关键核心器件无法突破。目前传统的织机械的核心选针机构为机械式多级传动,织针性能受到驱动原理及机构的制约,进一步提高性能就受到该瓶颈限制而无法实现。本文在分析和研究了传统的选针原理和磁悬浮技术的应用原理,提出了电磁-永磁悬浮的新型悬浮模式,并将其引入到选针机构中,提出了轴向磁悬浮式织针驱动理论。该理论的核心是将电磁力直接作用在织针上,从而实现了从传统的“多级传动”到“零传动”模式的织针驱动原理。本文从基本的选针原理和磁悬浮技术原理,提出了电磁-永磁悬浮,对悬浮式织针的驱动方式及理论进行了研究与讨论,建立了该悬浮模式的数学模型及传递函数,分析了各个参数之间的关系,初步建立基本的悬浮理论。同时,运用了有限元软件分析了悬浮式织针装置的摩擦热和电磁热的生成。由于悬浮式织针的气隙时变化的,因此也分析了织针在不同气隙、电流情况下的受力情况,获得了织针的受力规律及作动力系数对悬浮模式的影响。文中还研究了传统织针的材料及其耐磨性等性能的提高方法,针对悬浮式织针的特点,提出了新型织针材料的性能要求及制备方法。最后,还研究了圆柱型电容位移传感器在织针装置中的应用形式,提出了涂层材料的选择方法和控制器的设计理论。本文提出的磁悬浮式织针驱动理论有利于我国在针织机械的关键器件上的突破,实现关键技术的自主化。同时提出的电磁-永磁悬浮理论也可以为磁悬浮技术在其他领域的应用提供借鉴及理论支持。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
1 绪论  8-16
  1.1 国内外选针提花技术现状  9-10
  1.2 磁悬浮技术及其应用  10-11
  1.3 磁悬浮技术的国内外应用现状  11-13
  1.4 本课题的研究背景及研究意义  13-15
  1.5 论文的主要研究内容  15-16
2 磁悬浮式织针的基础理论研究  16-27
  2.1 电子选针器及选针原理  16-20
    2.1.1 电子选针器  17-18
    2.1.2 电子选针原理  18-20
  2.2 提花机性能的提升方法  20-21
  2.3 磁悬浮织针的原理研究  21-26
    2.3.1 电磁和永磁基本理论基础  21-22
    2.3.2 电磁-永磁悬浮理论研究  22-24
    2.3.3 磁悬浮式织针选针原理研究  24-26
  2.4 本章小结  26-27
3 磁悬浮式织针装置的整体设计  27-45
  3.1 磁悬浮式织针驱动方式研究  27-35
    3.1.1 传动织针驱动理论分析  27-31
    3.1.2 磁悬浮式织针驱动理论研究  31-35
  3.2 织针装置中嵌入式位移传感器的分析  35-39
    3.2.1 差动式圆柱型电容传感器原理  36-37
    3.2.2 差动式圆柱型电容传感器结构设计  37-38
    3.2.3 差动式圆柱型电容传感器测量电路  38-39
  3.3 织针性能要求及材料研究  39-42
    3.3.1 传统织针的材料及其性能  39-41
    3.3.2 悬浮式织针材料的研究  41-42
  3.4 悬浮式织针装置结构设计  42-44
  3.5 本章小结  44-45
4 悬浮式织针装置模型运动及磁路分析与控制器研究  45-60
  4.1 悬浮式织针模型运动分析  45-48
    4.1.1 悬浮式织针运动轨迹分析  45-47
    4.1.2 悬浮式织针运动受力分析  47-48
  4.2 悬浮式织针模型磁路分析  48-53
    4.2.1 磁路分析方法  48-50
    4.2.2 织针装置的磁路分析及数学模型的建立  50-53
  4.3 控制器的设计  53-59
    4.3.1 控制器原理  54-55
    4.3.2 模糊自适应整定 PID 控制  55-59
  4.4 本章小结  59-60
5 仿真实验分析  60-69
  5.1 织针装置的热分析  60-62
    5.1.1 电磁装置的发热分析  60-62
    5.1.2 织针装置的摩擦热分析  62
  5.2 织针装置的电磁分析  62-68
    5.2.1 悬浮式织针装置的有限元模型的建立  63-64
    5.2.2 悬浮系统的电磁分析  64-68
  5.3 本章小结  68-69
6 总结与展望  69-71
致谢  71-72
参考文献  72-75
附录  75

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中图分类: > 工业技术 > 轻工业、手工业 > 纺织工业、染整工业 > 一般性问题 > 纺织工业机械与设备 > 纺织配件、器材和辅助物料 > 纺织器材 > 针布锯条、针织用针
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