4 永磁涡流制动实验研究 20

4.1 实验装置设计 20

4.2实验数据采集 24

4.3实验结果及分析 26

结论 29

致谢 30

参考文献 31

附录A磁感应强度水平分量MATLAB计算程序 32

附录B 涡流制动力MATLAB计算程序 33

1  绪论

1.1 研究背景及意义

气动技术是一种利用空气易压缩和膨胀的特点来做功，实现机构的运动和能量传递的技术。20世纪中叶气动技术开始在工业中推广应用，由于气动系统的价格较高，起初气动技术大多运用在结构和功能较为简单的机器上[1]。但是在一些特殊的条件如：污染物、腐蚀性、易燃、易爆炸等环境下即使机器复杂也应当使用气动技术。上个世纪六十年代末，气动技术有很大进步，气动系统的控制技术出现新的方法，因而气动技术的应用范围更加广泛。由于气动技术既有通用性又有灵便性，进而在现代工业的规模化和集成化方面气动技术起到了至关重要的作用，气动技术也获得了巨大进步。近年来气动系统的应用范围已经由制造生产、建筑、开采矿石、车辆等工业部门扩展到军事、电子产品、食品、化学工业、物料运输等领域，气动技术对减少生产成本、提高劳动条件、提高生产自动化程度起到了关键性作用。随着微电子产品和技术的进步并应用到气动技术中制造出了许多成本低、可靠性高的节约型产品，使得气动系统在更多的工业领域得到了广泛应用。

由于现在工业的规模化和高效生产制造的飞速发展，各种机器设施高速化和自动化程度日益提高，气缸作为最主要的气动执行元件，其高速化是气动技术发展的必定趋势，对于提高气动系统的工作效率有很大意义[2]。但是运动速度很高的气缸，在行程末端需要快速制动和换向时，气缸的活塞杆会对气缸有很大冲击力，减少气缸使用寿命甚至会损坏气缸，所以，为了减小气缸的冲击、延长气缸的工作寿命满足工作精度等要求，缓冲尤为重要[3]。

20世纪90年代日本科学家开始研究永磁涡流制动技术，作为一种新的制动方式，起初试用列车辅助制动上。永磁制动方式的原理是闭合导体在磁场中做切割磁感线运动导体中产生感应电动势和电流，感应电流产生的磁场与永磁体的磁场相互作用形成制动力使运动物体减速或制动[4]。按照制动对象驱动器传递运动方式分为直线式永磁涡流制动和旋转式永磁涡流制动。现在，德国、日本的科学家永磁涡流制动方面研究较多，在游乐设施、交通运输车辆等方面的制动装置上已经有很多成功的应用[5]。

永磁涡流制动技术具有制动力稳定可靠、制动力大、无噪声污染、结构简单、寿命长等优点，应用于气缸缓冲时能够有效地起到制动作用且成本低、寿命长，永磁涡流制动器的制动力与速度成正比，故不会发生反弹现象。

1.2 气缸缓冲方式

1.2.1 弹性垫缓冲

弹性垫缓冲是气缸在活塞杆末端或者是内侧端盖上加上一些具有弹性的材料，如橡胶等材料，用来减少气缸末端的冲击[6]。弹性垫缓冲结构简单，价格便宜，易于更换和维修，具有一定的缓冲减震的作用，但是，如果气缸的负载比较大或是工作速度比较高是，弹性垫缓冲作用不大，有可能还会有末端反弹的现象。