Mange lejer forbrugere tror magnetiske lejer en slags "black box", selvom de har været brugt i industrien i ret lang tid. De bruges normalt til transport eller forberedelse naturgas, i processerne af dets fortætning og så videre. De bruges ofte af flydende gasbehandlingskomplekser.
Magnetiske lejer fungerer ved magnetisk levitation. De virker takket være de kræfter, der genereres af magnetisk felt. I dette tilfælde kommer overfladerne ikke i kontakt med hinanden, så der er ikke behov for smøring. Denne type lejer er i stand til at fungere selv under ret barske forhold, nemlig ved kryogene temperaturer, ekstreme tryk, høje hastigheder og så videre. Samtidig viser magnetiske lejer høj pålidelighed.
Den radiale lejerotor, som er udstyret med ferromagnetiske plader, holdes i den ønskede position ved hjælp af magnetiske felter skabt af elektromagneter placeret på statoren. Funktionen af aksiale lejer er baseret på de samme principper. I dette tilfælde, modsat elektromagneterne på rotoren, er der en skive, der er monteret vinkelret på rotationsaksen. Rotorens position overvåges af induktionssensorer. Disse sensorer registrerer hurtigt alle afvigelser fra den nominelle position, som et resultat af, at de skaber signaler, der styrer strømme i magneterne. Disse manipulationer giver dig mulighed for at holde rotoren i den ønskede position.
Fordele ved magnetiske lejer ubestridelig: de kræver ikke smøring, truer ikke miljø, bruger lidt energi og fungerer i lang tid på grund af fraværet af kontakt- og gnidningsdele. Derudover har magnetiske lejer lave vibrationsniveauer. I dag findes der modeller med indbygget overvågnings- og tilstandskontrolsystem. På i øjeblikket Magnetiske lejer bruges hovedsageligt i turboladere og kompressorer til naturgas, brint og luft, i kryogenteknologi, i køleenheder, i turboekspandere, i vakuumteknologi, i elektriske generatorer, i styring og måleudstyr, i højhastigheds polerings-, fræse- og slibemaskiner.
Den største ulempe ved magnetiske lejer- afhængighed af magnetiske felter. Forsvinden af feltet kan føre til katastrofale fejl i systemet, så de bruges ofte med sikkerhedslejer. Typisk bruges de som rullelejer, der kan modstå to eller en fejl på magnetiske modeller, hvorefter deres øjeblikkelige udskiftning er påkrævet. Også til magnetiske lejer, voluminøse og komplekse systemer kontroller, der komplicerer driften og reparationen af lejet betydeligt. For eksempel, for at styre disse lejer, installerer de ofte specialskab ledelse. Dette kabinet er en controller, der interagerer med magnetiske lejer. Med dens hjælp tilføres en strøm til elektromagneterne, som regulerer rotorens position, garanterer dens berøringsfri rotation og opretholder dens stabile position. Derudover kan der under driften af magnetiske lejer opstå problemet med opvarmning af viklingen af denne del, hvilket opstår på grund af passage af strøm. Derfor er der nogle gange installeret yderligere kølesystemer med nogle magnetiske lejer.
En af de største producenter af magnetiske lejer- S2M selskab, som deltog i udviklingen af den komplette livscyklus magnetiske lejer samt permanentmagnetmotorer: fra udvikling til idriftsættelse, produktion og praktiske løsninger. S2M har altid været forpligtet til en innovativ politik, der sigter mod at forenkle lejedesign for at reducere omkostningerne. Hun forsøgte at gøre magnetiske modeller mere tilgængelige til bredere brug af det industrielle forbrugermarked. Virksomheder, der producerer forskellige kompressorer og vakuumpumper, har samarbejdet med S2M, primært for olie- og gasindustrien. På et tidspunkt spredte netværket af S2M-tjenester sig over hele verden. Dets kontorer var i Rusland, Kina, Canada og Japan. I 2007 blev S2M opkøbt af SKF-koncernen for 55 millioner euro. I dag fremstilles magnetiske lejer, der bruger deres teknologier, af produktionsafdelingen af A&MC Magnetic Systems.
Kompakte og omkostningseffektive modulsystemer udstyret med magnetiske lejer bruges i stigende grad i industrien. I forhold til normalt traditionelle teknologier de har mange fordele. Takket være miniaturiserede innovative motor-/lejesystemer er integrationen af sådanne systemer i moderne serieprodukter blevet mulig. De bruges i dag i højteknologiske industrier (halvlederproduktion). Nylige opfindelser og udviklinger inden for magnetiske lejer er klart rettet mod at maksimere den strukturelle forenkling af dette produkt. Dette er for at reducere bæreomkostningerne og gøre dem mere tilgængelige for det bredere industrielle marked, der klart har brug for sådan innovation.
I en række moderne elektromekaniske produkter og tekniske produkter er det magnetiske leje den vigtigste komponent, der bestemmer de tekniske og økonomiske karakteristika og øger den problemfrie driftsperiode. Sammenlignet med traditionelle lejer eliminerer magnetiske lejer fuldstændig friktionskraften mellem stationære og bevægelige dele. Tilstedeværelsen af denne egenskab gør det muligt at implementere øgede hastigheder i design magnetiske systemer. Magnetiske lejer er lavet af højtemperatur superledende materialer, som rationelt påvirker deres egenskaber. Disse ejendomme omfatter en væsentlig reduktion i omkostningerne vedr model designs kølesystemer og sådan vigtigt parameter, som langsigtet vedligeholdelse af et magnetisk leje i funktionsdygtig stand.
Funktionsprincip for magnetiske ophæng
Funktionsprincippet for magnetiske ophæng er baseret på brugen af fri levitation, som er skabt af magnetiske og elektriske felter. En roterende aksel, der anvender sådanne ophæng, uden brug af fysisk kontakt, i bogstavelig talt ophængt i et kraftigt magnetfelt. Dens relative omdrejninger passerer uden friktion og slid, mens den opnår højeste pålidelighed. Grundlæggende komponent magnetisk ophæng er et magnetisk system. Dens hovedformål er at skabe et magnetfelt med den krævede form, der giver de nødvendige trækegenskaber arbejdsområde ved en vis kontrolforskydning af rotoren og stivheden af selve lejet. Sådanne parametre for magnetiske lejer er direkte afhængige af designet af det magnetiske system, som skal udvikles og beregnes baseret på dets vægt og størrelse komponent - et dyrt kryogent kølesystem. Hvad det elektromagnetiske felt af magnetiske suspensioner er i stand til, kan tydeligt ses i betjeningen af børnenes legetøj Levitron. I praksis findes magnetiske og elektriske ophæng i ni typer, der adskiller sig i deres funktionsprincip:
- magnetiske og hydrodynamiske suspensioner;
- suspensioner arbejder på permanente magneter;
- aktive magnetiske lejer;
- bøjler til konditionering;
- LC - resonanstyper af suspensioner;
- induktion lejer;
- diamagnetiske typer af suspensioner;
- superledende lejer;
- elektrostatiske suspensioner.
Hvis vi tester alle disse typer af suspensioner med hensyn til popularitet, så har aktive magnetiske lejer (AMP) i den nuværende realitet indtaget den førende position. I udseende repræsenterer de et mekatronisk anordningssystem, hvor rotorens stabile tilstand opnås af de tilstedeværende magnetiske tiltrækningskræfter. Disse kræfter virker på rotoren fra siden af elektromagneterne, elektrisk strøm hvor det er konfigureret af systemet automatisk kontrol på sensorsignaler fra den elektroniske styreenhed. Sådanne styreenheder kan bruge enten et traditionelt analogt eller et mere innovativt digitalt signalbehandlingssystem. Aktive magnetiske lejer har fremragende dynamiske egenskaber, pålidelighed og høj effektivitet. Unikke muligheder aktive magnetiske lejer bidrager til deres udbredte anvendelse. AMP'er bruges effektivt, for eksempel i følgende udstyr:
- gasturbineenheder;
- højhastigheds rotorsystemer;
- elektriske motorer;
- turboekspandere;
- inertienergilagringsenheder mv.
Mens aktive magnetiske lejer kræver ekstern kilde nuværende og dyrt og komplekst kontroludstyr. I øjeblikket udfører AMP-udviklere aktivt arbejde at skabe en passiv type magnetiske lejer.
Når vi taler om magnetiske lejer eller berøringsfri suspensioner, kan man ikke undgå at bemærke deres bemærkelsesværdige egenskaber: ingen smøring er nødvendig, der er ingen gnidningsdele, derfor ingen friktionstab, ekstremt lave vibrationsniveauer, høj relativ hastighed, lavt strømforbrug, en automatisk kontrol- og overvågningssystem for lejernes tilstand, evnen til tætning.
Alle disse fordele gør magnetiske lejer de bedste løsninger til mange applikationer: for gasturbiner, til kryogent udstyr, i højhastigheds elektriske generatorer, for vakuum enheder, til forskellige maskiner og andet udstyr, herunder høj præcision og høj hastighed (ca. 100.000 rpm), hvor fraværet af mekaniske tab, interferens og fejl er vigtigt.
Grundlæggende er magnetiske lejer opdelt i to typer: passive og aktive magnetiske lejer. Der fremstilles passive magnetiske lejer, men denne tilgang er langt fra ideel, så den bruges ekstremt sjældent. Mere fleksibel og bredere tekniske mulighederåben med aktive lejer, hvori der skabes et magnetfelt vekselstrømme i kernernes viklinger.
Hvordan fungerer et berøringsfrit magnetisk leje?
Driften af en aktiv magnetisk suspension eller leje er baseret på princippet om elektromagnetisk levitation - levitation ved hjælp af elektriske og magnetiske felter. Her sker rotationen af akslen i lejet uden fysisk kontakt af overfladerne med hinanden. Det er af denne grund, at smøring er fuldstændig elimineret, men mekanisk slid er ikke desto mindre fraværende. Dette øger maskinernes pålidelighed og effektivitet.
Eksperter bemærker også vigtigheden af at overvåge rotorakslens position. Et sensorsystem overvåger løbende akslens position og sender signaler til det automatiske styresystem for præcis positionering ved at justere statorens positioneringsmagnetiske felt - tiltrækningskraften på den ønskede side af akslen gøres stærkere eller svagere ved at justere aktuelle i statorviklinger aktive lejer.
To koniske aktive lejer eller to radiale og et aksialt aktive lejer- giver dig mulighed for uberørt at hænge rotoren bogstaveligt talt i luften. Kardankontrolsystemet fungerer kontinuerligt og kan være digitalt eller analogt. Dette sikrer høj holdestyrke, høj belastningskapacitet og justerbar stivhed og stødabsorbering. Denne teknologi tillader lejer at arbejde i lav og høje temperaturer, i et vakuum, ved høje hastigheder og under forhold med øgede sterilitetskrav.
Fra ovenstående er det klart, at hoveddelene af det aktive magnetiske ophængssystem er: det magnetiske leje og automatisk system elektronisk styring. Elektromagneter virker konstant på rotoren med forskellige sider, og deres handling er underordnet elektronisk system kontrollere.
Rotoren i et radialmagnetisk leje er udstyret med ferromagnetiske plader, som påvirkes af et holdemagnetisk felt fra statorspolerne, hvilket resulterer i, at rotoren er ophængt i midten af statoren uden at komme i kontakt med den. Induktive sensorer Overvåg altid rotorens position. Enhver afvigelse fra korrekt position fører til fremkomsten af et signal, der sendes til regulatoren, så den på sin side returnerer rotoren til den ønskede position. Den radiale frigang kan være fra 0,5 til 1 mm.
Et magnetisk trykleje fungerer på samme måde. Elektromagneter i form af en ring er fastgjort til trykskivens aksel. Elektromagneter er placeret på statoren. Aksiale sensorer er placeret i enderne af akslen.
For pålideligt at holde maskinens rotor under stop eller i det øjeblik, hvor holdesystemet svigter, anvendes sikkerhedskuglelejer, som er sikret, så afstanden mellem dem og akslen er indstillet til halvdelen af den i magnetiske leje.
System automatisk regulering er placeret i kabinettet og er ansvarlig for den korrekte modulation af strømmen, der passerer gennem elektromagneterne i overensstemmelse med signaler fra rotorpositionssensorerne. Forstærkernes effekt er relateret til elektromagneternes maksimale styrke, størrelsen af luftgabet og systemets responstid på ændringer i rotorpositionen.
Muligheder for berøringsfrie magnetiske lejer
Den maksimalt mulige rotationshastighed for rotoren i et radialt magnetisk leje er kun begrænset af de ferromagnetiske rotorpladers evne til at modstå centrifugalkraft. Typisk er den perifere hastighedsgrænse 200 m/s, mens grænsen for aksiale magnetiske lejer er begrænset af holdbarheden af det trykstøbte stål - 350 m/s med konventionelle materialer.
Det afhænger også af de anvendte ferromagneter. maksimal belastning, som et leje med passende diameter og længde af lejestatoren kan modstå. For standard materialer det maksimale tryk er 0,9 N/cm2, hvilket er mindre end for konventionelle kontaktlejer, dog kan belastningstabet kompenseres af den høje periferihastighed med en øget akseldiameter.
Energiforbruget af et aktivt magnetisk leje er ikke særlig højt. De største tab i lejet opstår på grund af hvirvelstrømme, men det er ti gange mindre end den energi, der går til spilde ved brug af konventionelle lejer i maskiner. Koblinger, termiske barrierer og andre enheder er elimineret, lejer fungerer effektivt under forhold med vakuum, helium, oxygen, havvand osv. Temperaturområde er fra -253°C til +450°C.
Relative ulemper ved magnetiske lejer
I mellemtiden har magnetiske lejer også ulemper.
Først og fremmest er der behov for at bruge hjælpesikkerhedsrullelejer, som maksimalt kan modstå to fejl, hvorefter de skal udskiftes med nye.
For det andet kompleksiteten af det automatiske kontrolsystem, som, hvis det fejler, vil kræve komplekse reparationer.
For det tredje er temperaturen af lejestatorens vikling ved høje strømme stiger - viklingerne varmes op, og de har brug for personlig køling, gerne væske.
Endelig viser sig materialeforbruget i et berøringsfrit leje at være højt, fordi lejefladen skal være stor for at opretholde tilstrækkelig magnetisk kraft - lejets statorkerne viser sig at være stor og tung. Plus fænomenet magnetisk mætning.
Men på trods af de tilsyneladende mangler er magnetiske lejer allerede meget brugt, herunder i optiske systemer høj præcision og laser installationer. På en eller anden måde er magnetlejer siden midten af forrige århundrede blevet forbedret hele tiden.
efter at have set videoer af visse kammerater, som disse
Jeg besluttede, og jeg vil tjekke ind på dette emne. Efter min mening er videoen ret analfabet, så det er sagtens muligt at fløjte fra boderne.
Efter at have gennemgået en masse diagrammer i mit hoved, set på princippet om suspension i den centrale del i Beletskys video, forstået hvordan Levitnon-legetøjet fungerer, kom jeg med et simpelt diagram. Det er klart, at der skal være to støttepigge på den ene akse, selve piggen er lavet af stål, og ringene er stift fastgjort på aksen. I stedet for massive ringe er det ganske muligt at placere ikke særlig store magneter i form af et prisme eller en cylinder placeret rundt om omkredsen. Princippet er det samme som i det berømte legetøj "Livitron". kun i stedet for et geroskopisk moment, der forhindrer toppen i at vælte, bruger vi et "tryk" mellem understøtninger, der er stift fastgjort til aksen.
Nedenfor er en video med legetøjet "Livitron"
og her er det diagram, jeg foreslår. faktisk er dette legetøjet i videoen ovenfor, men som jeg allerede har sagt, har det brug for noget, der forhindrer støttespidsen i at vælte. I videoen ovenfor er det gyroskopiske moment brugt, jeg bruger to stativer og en spacer imellem dem.
Lad os prøve at retfærdiggøre arbejdet med dette design, som jeg ser det:
magneterne skubbes væk, hvilket betyder, at der er et svagt punkt - du skal stabilisere disse pigge langs aksen. her brugte jeg følgende idé: magneten forsøger at skubbe spidsen ind i området med den laveste feltstyrke, pga spidsen har magnetisering modsat ringen og selve magneten er ringformet, hvor det er tilstrækkeligt stort område placeret langs aksen, er spændingen mindre end i periferien. dem. Fordelingen af magnetfeltintensitet i form ligner et glas - intensiteten er maksimal i væggen og minimum på aksen.
spidsen skal stabiliseres langs aksen, samtidig med at den skubbes ud af ringmagneten ind i området med den laveste feltstyrke. dem. hvis der er to sådanne pigge på den ene akse, og ringmagneterne er stift fastgjort, skal aksen "fryse".
det viser sig, at det er energimæssigt mest gunstigt at være i en zone med lavere feltstyrke.
Efter at have rodet rundt på internettet fandt jeg et lignende design:
også her dannes en zone med lavere spænding, den er også placeret langs aksen mellem magneterne, og vinklen bruges også. Generelt er ideologien meget ens, men hvis vi taler om et kompakt leje, ser indstillingen ovenfor bedre ud, men kræver specialformede magneter. dem. Forskellen mellem skemaerne er, at jeg klemmer den understøttende del ind i en zone med mindre spænding, og i skemaet ovenfor sikrer selve dannelsen af en sådan zone positionen på aksen.
For at gøre sammenligningen mere overskuelig har jeg tegnet mit diagram om: 
de er i bund og grund spejlbilleder. Generelt er ideen ikke ny - de kredser alle om det samme, jeg har endda mistanke om, at forfatteren til videoen ovenfor simpelthen ikke ledte efter de foreslåede løsninger 
her er det næsten en til en, hvis de koniske stop er lavet ikke solide, men sammensatte - en magnetisk kerne + en ringmagnet, så får du mit kredsløb. Jeg vil endda sige den første uoptimerede idé - billedet nedenfor. kun billedet ovenfor virker til at "tiltrække" rotoren, men jeg planlagde oprindeligt "afvisning" 
For dem, der er særligt begavede, vil jeg bemærke, at denne suspension ikke overtræder Earnshaws teorem (forbud). sagen er den vi taler om Der er ikke tale om en rent magnetisk affjedring, uden at centrene stift fikseres på aksen, dvs. den ene akse er stift fast, intet vil virke. dem. Det handler om at vælge et omdrejningspunkt og intet mere.
faktisk, hvis du ser Beletskys video, kan du se, at omtrent den samme konfiguration af felter allerede er brugt nogle steder, det eneste, der mangler, er den sidste touch. det koniske magnetiske kredsløb fordeler "frastødningen" langs to akser, men Earnshaw beordrede den tredje akse til at blive fastgjort anderledes, jeg argumenterede ikke og fikserede den stift mekanisk. Jeg ved ikke, hvorfor Beletsky ikke prøvede denne mulighed. faktisk har han brug for to "livitroner" - stativerne er fastgjort på aksen og forbundet til toppene med et kobberrør.
Du kan også bemærke, at du kan bruge spidser fra et hvilket som helst tilstrækkeligt stærkt diamagnetisk materiale i stedet for en magnet med en polaritet modsat den magnetiske støttering. dem. udskift kombinationen af magnet + konisk magnetisk kredsløb, blot med en kegle lavet af diamagnetisk materiale. fiksering på aksen vil være mere pålidelig, men diamagneter er ikke kendetegnet ved stærk vekselvirkning og høje feltstyrker, og et stort "volumen" af dette felt er nødvendigt for at anvende dette på nogen måde. På grund af at feltet er aksialt ensartet i forhold til rotationsaksen, vil der ikke ske ændringer i magnetfeltet under rotation, dvs. et sådant leje skaber ikke modstand mod rotation.
Ifølge tingenes logik skulle dette princip også kunne anvendes til plasmasuspension - en lappet "magnetisk flaske" (corktron), så vent og se.
Hvorfor er jeg så sikker på resultatet? godt, for det kan ikke undgå at eksistere :) det eneste der er muligt er at lave magnetiske kerner i form af en kegle og en kop for en mere "hård" feltkonfiguration.
Nå, du kan også finde en video med en lignende suspension:
her bruger forfatteren ingen magnetiske kredsløb og bruger fokus på nålen, som det generelt er nødvendigt for at forstå Earnshaws sætning. men ringene er allerede stift fastgjort til aksen, hvilket betyder, at du kan sprede aksen mellem dem, hvilket nemt kan opnås ved hjælp af koniske magnetiske kerner på magneter på aksen. dem. Indtil "bunden" af "magnetkoppen" er penetreret, bliver det stadig sværere at skubbe det magnetiske kredsløb ind i ringen pga. luftens magnetiske permeabilitet er mindre end det magnetiske kredsløb - et fald i luftgabet vil føre til en stigning i feltstyrken. dem. den ene akse er stift fast mekanisk - så vil der ikke være behov for støtte på nålen. dem. se det allerførste billede.
P.S.
Her er hvad jeg fandt. fra serien vil det dårlige hoved stadig ikke give slip - forfatteren er stadig Beletsky - det er skruet sammen der, mor, bare rolig - konfigurationen af feltet er ret kompleks, desuden er det ikke ensartet langs aksen af rotation, dvs. ved rotation vil der ske en ændring i den magnetiske induktion i aksen med alt det stik ud... vær opmærksom på kuglen i ringmagneten, derimod er der en cylinder i ringmagneten. dem. personen ødelagde dumt det her beskrevne suspensionsprincip.
Nå, eller loddet ophænget på billedet, dvs. peberfrugterne på billedet bruger en støtte til nålen, og han hængte en kugle i stedet for nålen - oh shaitan - det virkede - hvem ville have troet (jeg kan huske, de beviste for mig, at jeg ikke forstod Earnshaws sætning korrekt), men at hænge to bolde og kun bruge to ringe er tilsyneladende ikke smart nok. dem. antallet af magneter i enheden i videoen kan nemt reduceres til 4, og eventuelt til 3, dvs. en konfiguration med en cylinder i den ene ring og en kugle i den anden kan betragtes som eksperimentelt bevist at virke, se billedet af den oprindelige idé. der brugte jeg to simulatorstop og en cylinder + kegle, selvom jeg synes at keglen og en del af kuglen fra stangen til diameteren fungerer det samme.
derfor ser selve stoppet sådan ud - det er et magnetisk kredsløb (dvs. jern, nikkel osv.) det er bare
en ringmagnet er installeret. responsdelen er den samme, kun omvendt :) og to stop i spaceren fungerer - kammerat 
Earnshaw forbød at arbejde på et stop.