11邵陽學院畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告書課題名稱利用磁懸浮技術(shù)提高動平衡精度及平臺設(shè)計學生姓名馬幸福學號0241118059院（系）、專業(yè)機械設(shè)計制造及其自動化指導教師曾周亮2006年3月9日12一、課題的來源、目的意義（包括應用前景）、國內(nèi)外現(xiàn)狀及水平高速磁懸浮列車作為一種新型的軌道交通工具，是對傳統(tǒng)輪軌鐵路技術(shù)的一次全面革新。它不使用機械力，而是主要依靠電磁力使車體浮離軌道，就像一架超低空飛機貼近特殊的軌道運行。整個運行過程是在無接觸、無磨擦的狀態(tài)下實現(xiàn)高速行駛，因而具有“地面飛行器”、“超低空飛機”的美譽。迄今為止，對磁懸浮列車進行過研究的國家主要有日本、德國、英國、加拿大、美國、前蘇聯(lián)和中國。當前以日本和德國處于領(lǐng)先的地位中國在80年代初開始立項，對常導電磁鐵吸引式磁懸浮列車進行研究。到1994年10月，由西南交通大學建成中國首條磁懸浮列車試驗線，并同時開展磁浮列車的載人實驗。該項實驗成果于1996年1月通過鐵道部組織的專家鑒定，從而使中國對磁懸浮列車的研究跨入到先進國家的行列之中。目前，中國投資89億人民幣建設(shè)的全長31公里的上海磁懸浮鐵路以順利完成調(diào)試運行，將于今年10月正式投入商業(yè)運營。磁懸浮列車除了具有速度快的特點之外，還有噪聲低、振動小、無磨耗、不受氣候條件影響、不污染環(huán)境、安全、舒適、節(jié)能等優(yōu)點，因而引起了人們極大的興趣，許多國家紛紛制定了研究計劃。隨著科技的發(fā)展，旋轉(zhuǎn)機械正快速向高速、輕質(zhì)、高精度方向發(fā)展，一般內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速高達8000r/min，噴氣發(fā)動機轉(zhuǎn)速達30000-50000r/min，電機轉(zhuǎn)速也超過10000r/min，像導彈，航天器中的陀螺儀，轉(zhuǎn)速也30000-50000r/min，廢氣渦輪增壓器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速也高達20000r/min，EVC汽車上的增壓器轉(zhuǎn)速超過10000r/min。在如此高的轉(zhuǎn)速下，轉(zhuǎn)子的動不平衡哪怕只有1g，也將造成數(shù)十公斤或上噸的離心力，嚴重影響轉(zhuǎn)子的平穩(wěn)性，引起高頻振動，使轉(zhuǎn)子及其軸承的偏磨，導致軸承處油膜波蕩，造成機件很快早期磨損。因此，轉(zhuǎn)子的動平衡精度，成為制約高速旋轉(zhuǎn)機械的瓶頸。常規(guī)的機械式動平衡儀，即使是德國西門子公司生產(chǎn)的，也只能準確地測出動不平衡質(zhì)量及其位置，要除去動平衡質(zhì)量，必須停機取下被平衡轉(zhuǎn)子，再用機械加工方法找準不平衡位置切除不平衡量。這樣往往原來的地方或去量不足或過量，很難達到要求，因而常反復進行多次還達不到平衡要求，特13別是高轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子，成為生產(chǎn)工藝過程中最感頭疼的事。為此我們提出了動不平衡質(zhì)量不停機自動切除方案。這是利用動不平衡質(zhì)量在高速旋轉(zhuǎn)中必然產(chǎn)生徑向離心力以呼離心力作為信號源，使其轉(zhuǎn)化為電信號。再以此電信號作為激光切割器的激光能量大小的控制源，激光切削量不大，由于高轉(zhuǎn)速單位時間內(nèi)的重復切削次數(shù)多，單位時間內(nèi)的累計切削量就相當可觀了，其切削量隨離心力大小同步增減，等到其離心力微乎其微時，激光能量也隨之微乎其微，若要提高轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，又可繼續(xù)進行切削，直到無信號源輸出為止，因此，動平衡精度可以提高到非常精密的程度。以滿足各類高速轉(zhuǎn)子的動平衡要求。顯然，離心力信號的反應必然受到運轉(zhuǎn)部分摩擦力的干擾，為了提高切削精度，就必須減少各運動部位的機械摩擦力，在高速情況下，運動頻率是與轉(zhuǎn)速相應的，光靠潤滑油是難滿足要求的，為此，我們以磁浮工作臺作為動平衡儀的工作臺，當在離心力作用下，磁懸浮工作臺特產(chǎn)生相應位移，使磁懸浮間隙發(fā)生變化，導致磁通量發(fā)生變化，這一變化即可引入電腦中進行處理放大后作為激光能量控制信號臺，將機械摩擦阻力的影響排斥在外，對信號的提取幾乎沒有影響，從而大大提高動平衡精度。同時，也省去了測取離心力的一整套傳感器及其誤差影響。國外生產(chǎn)增壓器的最大廠家為英國HOLST公司，曾進行過了不停機機械切除動不平衡質(zhì)量的研究，由于采用的是機械接觸式的加工切除、精度不高、而未予推廣；激光切除也曾搞過，但對機械摩擦的干擾沒有采取措施，精度沒有很大提高。但總是不十分理想。我校周繼明、歐陽光耀發(fā)表動不平衡質(zhì)量不停機自動切除初探論文，其工作臺是放于靜壓空氣墊臺和氣墊導轉(zhuǎn)，用差動變壓器提取信號作為激光能量控制信號，尚未立項研究，因此，從目前情況分析，此項目在國內(nèi)尚屬首次。14三、現(xiàn)有基礎(chǔ)和具備的條件通過大學四年的學習，我們已經(jīng)學習了機械原理、電工技術(shù)、控制工程、特種加工技術(shù)等課程，已經(jīng)掌握了基本的專業(yè)知識與系統(tǒng)理論知識，對本課題的研究有了一定的比較深入的了解和更深一步的把握，這就為我們進行這一項研究工作打下了基礎(chǔ)。同時經(jīng)過幾個學習期間的一系列的設(shè)計與實習，錘煉了我們綜合多門課程知識進行創(chuàng)新的能力。同時，經(jīng)過在學四年所開設(shè)的實驗課程的學習，加強了我的實際動手能力。此外，由于磁懸浮技術(shù)是一門新的前沿科技，它所涉及到的綜合知識錯綜復雜，它有著極為廣闊的發(fā)展前景，吸引著世界各國的廣泛興趣，世界各國的科技工作者都在進行不斷的研究，并取得了很多成果，因此在很大的范圍內(nèi)，我們可以將其拿來借用參考，并在此基礎(chǔ)上得出自己的新方案與新的見解。與此同時，網(wǎng)絡技術(shù)的日新月異與高速發(fā)展，更是為我們的研究提供了廣闊的研究平臺，諸如：國期刊網(wǎng)、維普網(wǎng)、萬方數(shù)據(jù)庫、超星數(shù)字圖書館等網(wǎng)站都能為我們提供所需的各種資料與最新形勢，這也是我們進行研究的最有利的條件。同時校園網(wǎng)的開通也是更加方便了我們查找資料。學校圖書館也是我們查找資料的去處，諸如各學校的學報、各種期刊也是或多或少地有所記載。更加值得一提的是我校周繼明、歐陽光耀教師發(fā)表動不平衡質(zhì)量不停機自動切除初探在傳感技術(shù)雜志上，這從理論上也為我的研究工作有所啟示。現(xiàn)有的資料有如：毛軍紅、高琳、李黎川編寫的采用實心鐵磁體的磁懸浮工作臺的系統(tǒng)辨識；虞烈編寫的可控磁懸浮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)；寇惠、付潤蘭、原培新編寫的故障診斷的振動理論基礎(chǔ)；王偉、李曉理編寫的多模型自適應控制等等。對于工作平臺的磁懸浮結(jié)構(gòu)設(shè)計，