Нова магнітна опора великої вантажопідйомності

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Нурбія Гулиа

Магнітні опори відомі досить давно і призначені для розвантаження фіксують підшипників при підвішуванні важких, а часто і швидко обертаються деталей - маховиків, роторів, турбін і т.д.

Згідно з теоремою Ірншоу, здійснити повністю безконтактний підвіс в магнітному полі постійних магнітів неможливо, якщо тільки там не присутні Діамагнетик. Але останній випадок обмежує масу підвішуваних деталей звичайно грамами, і для підвішування масивних деталей за допомогою економічних постійних магнітів потрібні фіксують підшипники, що зберігають положення деталі в відцентрованим стані.

У техніці застосовуються магнітні опори, що працюють на принципі тяжіння; їх дію нестійкий навіть по вертикальній осі, і деталь або падає вниз, або рухається вгору, притискаючись до верхнього магніту. У цьому випадку потрібні фіксують підшипники, зазвичай малих розмірів і вантажопідйомності, не тільки радіальні, що оберігають від радіальних зміщень, але і наполегливі, що оберігають від осьових переміщень.

Існують і магнітні опори, що працюють на принципі відштовхування. Таким необхідні, в принципі, тільки радіальні фіксують підшипники, так як в осьовому напрямку деталь «вивішується» сама на відповідній висоті. Однак, з огляду на те, що зазвичай деталь не залишають у такому незакрепленном стані, тут також необхідна фіксація в осьовому напрямку. На графіку рис.1 крива 1 характеризує силу Р існуючої магнітної опори тяжіння або відштовхування, діючу вздовж вертикальної осі в залежності від зазору між магнітами l.

Рис. 1. Залежність сили тяжіння або відштовхування P магнітної опори в залежності від зазору між магнітами l

Якщо, наприклад, сила тяжіння деталі дорівнює Pnom, то зазор встановлюється рівним lnom. Але так як точно встановити зазор не можна через осьового люфту радіальних підшипників, теплових переміщень, неточностей монтажу і т д., то існує деяка зона розкиду зазору (lmax. .. lmin) і їй відповідає зона розкиду сили магнітів (Рmах. .. Pmin). Зважаючи крутості характеристики Р (l), сила (Рmах. .. Pmin) може досягати великих значень, порівнянних з силою тяжіння деталі Pnom, і вона діє на фіксують підшипники малої вантажопідйомності. Робити фіксують підшипники великої вантажопідйомності нераціонально з-за великих втрат у них, а робити їх радіально-наполегливими або наполегливими не можна. При малих осьових силах, їх навантажувальних, а тим більше зовсім без навантаження, тіла кочення (кульки) будуть провертатися гіроскопічними силами і швидко вийдуть з ладу. Про це добре відомо фахівцям щодо підшипників кочення. Все це обмежує застосування звичайних магнітний опор.

Нова система магнітного підвісу, що патентуються в даний час, складається з «батарей» кільцеподібних магнітів невеликого діаметру, з чергуються зонами тяжіння і відштовхування, причому верхній і нижній крайні магніти магнітно-замкнуті через магнітопровід. Виходить магнітна система, в якій магнітне поле практично не виходить назовні, а цілком використовується для підвищення вантажопідйомності. Тому в такій магнітних підшипниках досягається рекордна величина відношення вантажопідйомності до маси магнітів. Для описуваної конструкції з магнітами зі сплаву «неодим-залізо-бор» середньої якості, їх кількість сягає 300 і більше, що дуже багато для системи великої вантажопідйомності - понад 15кН. До того ж діаметр магнітів тут невеликий, що збільшує швидкісні можливості магнітної опори і зменшує струми Фуко. Але головне, в такій магнітних підшипниках вертикальна сила на деякому зазорі lhor практично постійна (крива горизонтальна), що було підтверджено випробуваннями.

На рис.1 крива 2 зображує залежність Р (l) для нової конструкції магнітного підшипника. Конкретно для виготовленої конструкції Pnom = 15,5 кН (1,55 тонни), а величина зазору, при якому вантажопідйомність постійна - lhor = 0,6 мм. У реальному конструкції зазор між фіксуючими підшипниками обраний 0,4 мм для теплової компенсації, і він значно перекривається значенням lhor. Це дозволяє практично не навантажувати фіксують підшипники осьовими силами, підвищуючи їх довговічність і знижуючи опір обертанню (рис.2).

Рис. 2. Залежність вантажопідйомності магнітного підшипника P від ​​величини зазору δ

Магнітний підшипник нової системи виготовлений російською фірмою «Магніти та магнітні технології» в Москві на замовлення німецької енергетичної фірми SEEBa. Автор винаходу - професор, доктор наук Н. В. Гулиа (Москва).

Рис. 3. Загальний вигляд магнітної опори.

1. Всі розміри для довідки. 2. Вантажопідйомність опори (осьове зусилля) - 1500кг ± 5%

На кресленні (рис.3) наведено загальний вид конструкції з габаритними і приєднувальними розмірами. На фото рис.4 представлений загальний вид описаної магнітної опори на стенді. У нижній частині пристрою видно рідинне ущільнення діаметром 60 і довжиною 160мм для можливості створення вакууму в корпусі, де буде обертатися підвішується деталь. Це робиться для мінімізації втрат на обертання деталей з високою кутовою швидкістю, наприклад, маховиків накопичувачів енергії.

Конструкція випробовувалася на частоту обертання до 4500об/мін; на рис.5 представлений графік зміни моменту втрат на струми Фуко Tf залежно від частоти обертання nоб / хв. Втрати в фіксують підшипниках Тl в даній системі дуже малі і на практиці можуть не враховуватися. Неважко підрахувати, що втрати потужності на струми Фуко при максимальній для маховика накопичувача енергії частоті обертання 3600об/мін становить 132ватта, а в фіксують підшипниках - 38ватт, що дуже небагато.

Рис. 5. Залежність втрат на струми Фуко Tf від частоти обертання n

Звичайно ж, залишаються й вентиляційні або аеродинамічні втрати, і вони залежать від конфігурації обертається деталі, її частота обертання та рівня вакууму; ці втрати можуть бути досить точно враховано.

Слід зауважити, що фірма-виробник магнітної опори не спеціалізується на магнітах з високою рівномірністю магнітного поля. Установка таких магнітів, що володіють більшою вартістю, дозволила б істотно скоротити і без того невеликі втрати на струми Фуко.

Магнітні опори дуже перспективні для техніки майбутнього. Ми вважаємо, що першочергове область їх застосування в маховиковий накопичувачах енергії високої енергоємності і частоти обертання.

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Виробництво і технології | Реферат
12.3кб. | скачати


Схожі роботи:
Магнітна індукція
Опора і рух
Магнітна дія струму
Друга опора ЄС проблеми побудови та підходи
Магнітна flash-пам`ять на основі вуглецевих нанотрубок
Розробка технологічного процесу механічної обробки деталі опора задньої ресори
Нова Зеландія
Нова історія
Нова економічна політика 2
© Усі права захищені
написати до нас