管绞机磁力支承结构设计研究

摘要：近年来，电缆厂的发展为我国社会经济的建设做出了巨大的贡献。作为确保电缆厂稳定、可持续发展的重要保障，管绞机的生产效率和生产质量不仅直接关系着电缆厂的发展，而且对于我国各项工程事业的发展也具有重要影响。鉴于此，本文对管绞机与磁力支承、管绞机磁力支承结构设计和控制的优势进行简要分析，并对管胶机磁力支承结构设计与控制展开探讨，以期为管绞机磁力支承结构设计和控制的研究提供可行性参考。

关键词：管绞机；磁力支承；结构设计

1管胶机与磁力支承的简介

管胶机是一种钢芯绞线、铝绞线、钢绞线的大型设备，是钢材厂、电线电缆厂、钢丝绳厂绞合多股线的绞合机。管胶机的主要动力来源为电动机，通过皮带传动，使得绞线筒体主轴高速旋转，并把动力通过传动压箱的齿轮，传到牵引装置上，同时带动牵引轮转动，从而进行绞线的绞合。材料从绞体的一段计入，成品从另一端输出，生产的效率很大程度上受到了绞体卷速的影响。在实际的成产过程中，为了提高梁的刚度和强度，通过减少梁的应变力和应力，如在主轴中间增加两套托辊支承，使之由静定梁变成一个超静定梁，最终实现支承结构力学模型。磁力支承是指利用磁力支承起物品形成悬浮的状态，早在18世纪，人类就提出了利用磁力在支承其物品悬浮的问题。但由于磁力支承包含动力学、机械学、信号处理、控制工程、电子技术、集电磁学等为一体的技术，受到当时科技和认知不足的限制，磁力支承未能取得进展。但现今随着转动力学、新型磁力材料、电力理论、信号处理、控制工程、电子技术等技术和理论不断的完善和发展，磁力支承的研究取得了巨大的成就。至今，磁力支承技术已被广泛应用于各行各业的生产中，包括交通、工业设备等，如上海至杭州磁悬浮列车等。

2管绞机磁力支承结构设计和控制的优势

磁力支承涉及到多门学科的知识，尤其是现代积雪设计的理论和技术。磁力支承本身具有一定的优势：其一，真空超净室技术轴承不存在任何机械摩擦，并且不会产生相关的污染，甚至可使磁场透过管壁发生作用；其二，旋转机械和机床能够在高承载力的情况下保持高转速，并且还能确保精准度；其三，离心机和透平机械能对震动以控制和阻尼，并获得预定的动态性能。一方面，磁力支承在管绞机中的应用，能够很好地满足电缆厂的生产的需求，在提高生产效率的情况，还能够确保生产的质量。另一方面，大型磁力支承结构设计图，能够为将来一个用于其他工业设备的生产提供可靠的参数支持。总而言之，磁力支承系统是一个包含了多方面领域和知识的机电一体化产品。虽然，我国现今磁力支承结构设计和控制的研究取得了辉煌的成就，但目前其设计和理论的研究尚未形成完整、系统和成熟的方案，同时也尚未建立统一的设计标准和规范。因此，还需加强对磁力支承结构设计和控制的研究。

3管胶机磁力支承结构设计与控制

3.1管绞机磁力支承结构设计。管绞机磁力支承结构设计重要目地是根据技术的指标设计电磁铁的磁通密度和几何尺寸的参数，并且还需考虑边界约束的设计变量。很据研究得出，在管绞机运行时，需要对线圈通以直流电，确保电磁铁产生磁力，并且还需保证合理的方向为垂直向上，从而确保转子筒体能够克服想影响的重力，保证磁力支承的位置不受到外界因素的影响。在磁力支承在平衡的状态时，转子筒体主轴与电磁铁磁极距离保持在2毫米。根据生产的指标，主轴筒体的跳动距离不得超过1毫米。管绞机磁力支承参数设计的过程为：①根据管绞机磁力支承的设计参数，通过磁路法算出线圈和电磁铁的参数，计算工作温升、电源公路、驱动电流的参数后，根据散热的方式、出线的形式、电磁铁的尺寸的参数要求，设计管绞机磁力这次鞥结构的型式，初步进行几何模型的设计；②通过结构和电磁场有限元对模型进行分析，做好考察磁场量，包括漏磁、电磁力、气隙同此等，并且还需考察定子支架结构的场量，包括变形、强度等参数是否达到管绞机磁力支承设计的标准。如图1所示。总而言之，管绞机磁力支承结构设计主要是为了确定定子电磁铁的磁极对数、形状、尺寸大小以及及激磁电流大小和线圈匝数。选择合适的结构参数是确保管绞机磁力支承系统性能的重要保障，也是确保其性能的基本条件。此外，还需注重管绞机磁力支承结构参数的气隙磁通密度B0和定转子间气隙δ0。3.2管绞机磁力支承控制。PID控制系统是工业生产设备控制中最常用的方法，由于PID控制系统实现简单，并且结构设计简单，具有优秀的控制效果。据新华社统计，当前我国工业控制系统中，大多数企业采用了PID控制系统。电缆厂管绞机磁力支承结构的转子要实现稳定的悬浮，这需要严控质控上下方向的力。采用PID控制系统后，主要的目的是为了使得转子筒体能够具有弹簧的功能。让转子筒体能够在工作的工程中，使转子的间隙一边变大，一边变小，按照变化进行反向运动。一般企业管绞机采用的是刚性托辊来支承，导致传统的管绞机运行时存在一定缺陷。一方面，使得管绞机转速不能过快，若转速过快，则会对托辊支承造成较大的崇礼，不利于系统的稳定运行。另一方面，管绞机在运行时，托辊的摩擦力产生较大的造影，生产人员长期在这样的环境下工作，不利于身体的键康。因此，应用磁力支承显得尤为的重要，这需要对管绞机磁力支承进行严格的设计和控制，确保管绞机运行的稳定和安全，提高电缆厂生产的效率。

4结束语

综上所述，本文对管胶机与磁力支承、管绞机磁力支承结构设计和控制的优势进行分析，并从管绞机磁力支承控制、管绞机磁力支承结构设计等两方面，对管胶机磁力支承结构设计与控制展开研究。毫无疑问，由于磁力支承系统具有的优势，已被广泛应用于各行业中，管绞机采用磁力支承系统，能够提高生产效率的前提下，确保生产的质量。因此，在未来的工作中，还需加强对管绞机磁力支承结构设计和控制的研究，为提高管绞机生产的效率和确保生产的质量，促进电缆厂的发展做出更大的贡献。

参考文献：

[1]储彬.管式绞线机生产不锈钢中心管式光纤单元的技术[J].电工文摘，2014，12（01）：60-61.

[2]穆垚.PLC和变频器在管绞机中的应用[J].科技创业月刊，2013，11（02）：199-200.

作者:王坤 单位:江阴泰阳成索业有限公司