después de ver videos de ciertos compañeros, como estos
Lo decidí y revisaré este tema. En mi opinión, el video es bastante analfabeto, por lo que es muy posible silbar desde la platea.
Después de revisar un montón de diagramas en mi cabeza, observar el principio de suspensión en la parte central del video de Beletsky y comprender cómo funciona el juguete Levitnon, se me ocurrió un diagrama simple. Está claro que debe haber dos púas de soporte en un eje, la púa en sí está hecha de acero y los anillos están fijados rígidamente en el eje. En lugar de anillos macizos, es muy posible colocar imanes no muy grandes en forma de prisma o cilindro ubicados alrededor de la circunferencia. El principio es el mismo que en el famoso juguete "Livitron". sólo que en lugar de un momento geroscópico que impide que la parte superior se vuelque, utilizamos un "empuje" entre soportes rígidamente fijados al eje.
A continuación se muestra un vídeo con el juguete "Livitron".
y aquí está el diagrama que propongo. de hecho, este es el juguete del vídeo de arriba, pero como ya dije, necesita algo que evite que la punta de soporte se vuelque. En el video de arriba se usa el momento giroscópico, uso dos soportes y un espaciador entre ellos.
Intentemos justificar el trabajo de este diseño, tal como yo lo veo:
los imanes se alejan, lo que significa que hay un punto débil; es necesario estabilizar estos picos a lo largo del eje. aquí utilicé la siguiente idea: el imán intenta empujar la punta hacia el área con la intensidad de campo más baja, porque la punta tiene una magnetización opuesta al anillo y el imán en sí tiene forma de anillo, donde en suficiente área grande Ubicado a lo largo del eje, la tensión es menor que en la periferia. aquellos. distribución de tensión campo magnético La forma se asemeja a un vaso: la tensión es máxima en la pared y mínima en el eje.
La punta debe estabilizarse a lo largo del eje y, al mismo tiempo, empujarse fuera del imán anular hacia la zona con menor intensidad de campo. aquellos. Si hay dos de estos picos en un eje y los imanes anulares están fijados rígidamente, el eje debería "congelarse".
resulta que estar en una zona con menor intensidad de campo es la más favorable energéticamente.
Buscando en Internet encontré un diseño similar:
Aquí también se forma una zona con menor tensión, también se ubica a lo largo del eje entre los imanes y también se utiliza el ángulo. En general, la ideología es muy similar, pero si hablamos de un rodamiento compacto, la opción anterior se ve mejor, pero requiere imanes de forma especial. aquellos. La diferencia entre los esquemas es que aprieto la parte de soporte en una zona con menos tensión, y en el esquema anterior, la formación misma de dicha zona asegura la posición en el eje.
Para aclarar la comparación, volví a dibujar mi diagrama: 
son esencialmente imágenes especulares. En general, la idea no es nueva: todas giran en torno a lo mismo, incluso tengo sospechas de que el autor del video de arriba simplemente no buscó las soluciones propuestas. 
aquí es casi uno a uno, si los topes cónicos no son sólidos, sino compuestos: un núcleo magnético + un anillo magnético, entonces obtendrás mi circuito. Incluso diría que la idea inicial no optimizada es la imagen de abajo. Sólo la imagen de arriba funciona para "atraer" el rotor, pero inicialmente planeé la "repulsión". 
Para aquellos especialmente dotados, quiero señalar que esta suspensión no viola el teorema de Earnshaw (prohibición). la cosa es que estamos hablando de No se trata de una suspensión puramente magnética, sin fijar rígidamente los centros en los ejes, es decir, un eje está rígidamente fijado, nada funcionará. aquellos. Se trata de elegir un punto de apoyo y nada más.
de hecho, si miras el video de Beletsky, puedes ver que aproximadamente la misma configuración de campos ya se usa en algunos lugares, solo falta el toque final. el circuito magnético cónico distribuye la "repulsión" a lo largo de dos ejes, pero Earnshaw ordenó que el tercer eje se fijara de otra manera, no discutí y lo fijé rígidamente mecánicamente. No sé por qué Beletsky no probó esta opción. de hecho, necesita dos "livitrones": los soportes se fijan en el eje y se conectan a la parte superior con un tubo de cobre.
También puede tener en cuenta que puede utilizar puntas de cualquier material diamegnético suficientemente fuerte en lugar de un imán con una polaridad opuesta al anillo de soporte magnético. aquellos. sustituir la combinación de imán + circuito magnético cónico, simplemente por un cono fabricado en material diamagnético. la fijación en el eje será más confiable, pero los diamagnetos no se distinguen por una interacción fuerte y se necesitan altas intensidades de campo y un gran "volumen" de este campo para poder aplicar esto de cualquier manera. Debido al hecho de que el campo es axialmente uniforme con respecto al eje de rotación, no se producirán cambios en el campo magnético durante la rotación, es decir Un rodamiento de este tipo no crea resistencia a la rotación.
Según la lógica de las cosas, este principio también debería aplicarse a la suspensión de plasma: una “botella magnética” parcheada (corktron), así que espere y verá.
¿Por qué tengo tanta confianza en el resultado? bueno, porque no puede evitar existir :) lo único que es posible es hacer núcleos magnéticos en forma de cono y copa para una configuración de campo más “dura”.
Pues también podéis encontrar un vídeo con una suspensión similar:
Aquí el autor no utiliza ningún circuito magnético y se centra en la aguja, como suele ser necesario para comprender el teorema de Earnshaw. pero los anillos ya están rígidamente fijados al eje, lo que significa que se puede extender el eje entre ellos, lo que se puede lograr fácilmente utilizando núcleos magnéticos cónicos sobre imanes en el eje. aquellos. Hasta que se penetra el "fondo" de la "copa magnética", se vuelve cada vez más difícil empujar el circuito magnético dentro del anillo porque la permeabilidad magnética del aire es menor que la del circuito magnético; una disminución en el entrehierro conducirá a un aumento en la intensidad del campo. aquellos. un eje está fijado rígidamente mecánicamente, entonces no será necesario apoyar la aguja. aquellos. Mira la primera imagen.
PD
Esto es lo que encontré. de la serie, el cabeza mala todavía no suelta sus manos - el autor sigue siendo Beletsky - está jodido ahí, madre, no te preocupes - la configuración del campo es bastante compleja, además, no es uniforme a lo largo del eje de rotación, es decir al girar, habrá un cambio en la inducción magnética en el eje con todo lo que sobresale... preste atención a la bola en el anillo magnético, por otro lado hay un cilindro en el anillo magnético. aquellos. la persona arruinó estúpidamente el principio de suspensión descrito aquí.
Bueno, o soldar la suspensión en la foto, es decir. los pimientos de la foto usan un soporte para la aguja, y en lugar de la aguja colgó una bola - oh shaitan - funcionó - quién lo hubiera pensado (recuerdo que me demostraron que no entendí correctamente el teorema de Earnshaw), pero colgar dos bolas y usar sólo dos anillos aparentemente no es lo suficientemente inteligente. aquellos. el número de imanes en el dispositivo del vídeo se puede reducir fácilmente a 4, o posiblemente a 3, es decir Se puede considerar que una configuración con un cilindro en un anillo y una bola en el otro funciona experimentalmente; vea la imagen de la idea original. ahí utilicé dos topes simítricos y un cilindro + cono, aunque creo que el cono y parte de la esfera desde el polo hasta el diámetro funcionan igual.
por lo tanto, el tope en sí se ve así: es un circuito magnético (es decir, hierro, níquel, etc.), es simplemente
Se instala un anillo magnético. la parte de respuesta es la misma, solo que al revés :) y dos paradas en el trabajo espaciador - camarada 
Earnshaw prohibió trabajar en una sola parada.
PREFACIO
El elemento principal de muchas máquinas es un rotor que gira sobre cojinetes. El aumento de las velocidades de rotación y de la potencia de las máquinas rotativas con una tendencia simultánea a reducir la masa y las dimensiones plantea como prioridad el problema de aumentar la durabilidad de las unidades de rodamientos. Además, en varios ámbitos tecnología moderna Se requieren rodamientos que puedan funcionar de manera confiable en condiciones extremas: en vacío, a alta y bajas temperaturas, tecnologías ultralimpias, en ambientes agresivos etc. La creación de tales rodamientos es también un problema técnico acuciante.
La solución a estos problemas se puede lograr mejorando los rodamientos y rodamientos tradicionales. y la creación de rodamientos no tradicionales que utilizan diferentes principios físicos de funcionamiento.
Los rodamientos y rodamientos tradicionales (líquidos y gaseosos) han alcanzado actualmente un alto nivel técnico. Sin embargo, la naturaleza de los procesos que ocurren en ellos limita y, a veces, hace que sea fundamentalmente imposible utilizar estos rodamientos para lograr los objetivos mencionados anteriormente. Por tanto, las desventajas importantes de los rodamientos son la presencia de contacto mecánico entre las partes móviles y estacionarias y la necesidad de lubricar las pistas de rodadura. En los cojinetes deslizantes no existe contacto mecánico, sino un sistema de contactos periódicos. lubricante para crear una capa lubricante y sellar esta capa. Es obvio que mejorar las unidades de sellado sólo puede reducir, pero no eliminar por completo, la penetración mutua del lubricante y ambiente externo.
Rodamientos que utilizan imanes y campos electricos. Entre ellos, los de mayor interés práctico son los cojinetes magnéticos activos (AMP). El funcionamiento del AMS se basa en el conocido principio de suspensión magnética activa de un cuerpo ferromagnético: la estabilización del cuerpo en una posición determinada está determinada por las fuerzas de atracción magnética que actúan sobre el cuerpo desde electroimanes controlados. Las corrientes en los devanados de los electroimanes se forman mediante un sistema. control automático, que consta de sensores de movimiento corporal, un controlador electrónico y amplificadores de potencia alimentados por fuente externa energía eléctrica.
Primeros ejemplos uso práctico Las suspensiones magnéticas activas en instrumentos de medida se remontan a los años 40 del siglo XX. Están asociados con los nombres de D. Beams y D. Hriesinger (EE.UU.) y O. G. Katsnelson y A. S. Edelstein (URSS). El primer cojinete magnético activo fue propuesto y estudiado experimentalmente en 1960 por R. Sixsmith (EE.UU.). Ancho aplicación práctica La AMS en nuestro país y en el exterior se inició a principios de los años 70 del siglo XX.
La ausencia de contacto mecánico y la necesidad de lubricación en los AMP los hace muy prometedores en muchos campos de la tecnología. Se trata, en primer lugar, de turbinas y bombas de vacío y tecnología criogénica; máquinas para tecnologías ultralimpias y para trabajar en ambientes agresivos; máquinas e instrumentos para instalaciones nucleares y espaciales; horóscopos; dispositivos de almacenamiento de energía inercial; así como productos para la ingeniería mecánica en general y la fabricación de instrumentos: husillos de rectificado y fresado de alta velocidad, máquinas textiles. centrífugas, turbinas, máquinas equilibradoras, soportes vibratorios, robots, máquinas de precisión instrumentos de medida etc.
Sin embargo, a pesar de estos éxitos, las AMJI se están implementando mucho más lentamente de lo esperado según las predicciones hechas a principios de los años setenta. En primer lugar, esto se explica por la lenta aceptación de las innovaciones por parte de la industria, incluido AMP. Como cualquier innovación, para tener demanda, los AMP deben popularizarse.
Desgraciadamente, en el momento de escribir estas líneas sólo hay un libro dedicado a los rodamientos magnéticos activos: G. Schweitzer. N. Bleulerand A. Traxler “Active Magnetic Bearings”, ETH Zurich, 1994, 244 p., publicado en inglés y alemán. De pequeño volumen, este libro está dirigido principalmente al lector que está dando los primeros pasos para comprender los problemas que surgen al crear un AMP. Haciendo exigencias muy modestas a los conocimientos de ingeniería y matemáticas del lector, los autores organizan las ideas y conceptos principales en una secuencia tan reflexiva que permite a un principiante ponerse al día fácilmente y dominar conceptualmente una nueva área. Sin duda, este libro es un fenómeno notable y difícilmente se puede sobreestimar su papel divulgador.
El lector puede preguntarse si valía la pena escribir una verdadera monografía y no limitarnos a la traducción al ruso del libro citado anteriormente. En primer lugar, a partir de 1992 me invitaron a dar conferencias sobre AMS en universidades rusas. Finlandia y Suecia. De estas conferencias surgió un libro. En segundo lugar, muchos de mis colegas expresaron su deseo de recibir un libro sobre LMP, escrito para desarrolladores de máquinas con AMP. En tercer lugar, también me di cuenta de que muchos ingenieros que no se especializan en el campo de AMP necesitan un libro que explore un objeto de control como un electroimán.
El propósito de este libro es dotar a los ingenieros de técnicas modelado matemático, síntesis y análisis de AMP y contribuir así a despertar el interés en este nuevo campo de la tecnología. No tengo ninguna duda de que el libro también será útil para estudiantes de muchas especialidades técnicas, especialmente durante los trabajos de curso y el diseño de diplomas. Al escribir el libro, me basé en 20 años de experiencia en el campo de AMP como director científico del laboratorio de investigación de soportes magnéticos del Instituto Politécnico de Pskov del Estado de San Petersburgo. universidad tecnica.
El libro contiene 10 capítulos. El capítulo 1 da breve descripción todos tipos posibles suspensiones electromagnéticas, cuyo objetivo es ampliar los horizontes del lector. El Capítulo 2, dirigido a usuarios de AMP, presenta al lector la tecnología de los rodamientos magnéticos activos: la historia del desarrollo, los diseños, las características, los problemas de desarrollo y varios ejemplos de aplicaciones prácticas. Los capítulos 3 y 4 proporcionan una metodología para calcular circuitos magnéticos de rodamientos. Un electroimán como objeto de control se estudia en el Capítulo 5. En el Capítulo 6, se resuelven los problemas de síntesis del controlador y análisis de la dinámica de una suspensión magnética de potencia única. Este es un capítulo sobre cómo controlar el cardán y qué puede impedirle alcanzar las cualidades dinámicas requeridas. El lugar central lo ocupa el Capítulo 7, que examina los problemas de controlar la suspensión de un rotor rígido con cinco grados de libertad, examina la interacción de la suspensión y el motor de accionamiento y también aborda la cuestión de la creación de rotores sin soporte. maquinas electricas. El efecto de las deformaciones por flexión elástica del rotor sobre la dinámica del cardán se analiza en el Capítulo 8. El Capítulo 9 está dedicado al control digital del cardán. El último capítulo 10 examina una serie de aspectos dinámicos asociados con la implementación de soportes de rotor en AMP.
Con respecto a la lista de referencias al final del libro, no he intentado incluir todos los artículos históricamente notables sobre AMP, y pido disculpas a aquellos investigadores cuyas contribuciones a este campo no se mencionan.
Dado que la gama de problemas es muy amplia, resultó imposible mantener un solo sistema. simbolos a lo largo del libro. Sin embargo, cada capítulo utiliza una notación consistente.
Agradezco a mis profesores, los profesores David Rakhmilevich Merknn y Anatoly Saulovnch Kelzon, que contribuyeron en gran medida a la aparición de este libro. Me gustaría agradecer a mis colegas del laboratorio de soportes magnéticos y de la universidad, especialmente a Fedor Georgievich Kochevin, Mikhail Vadimovich Afanasyev. Valentin Vasilievich Andreen, Sergei Vladimirovich Smirnov, Sergei Gennadievich Stebikhov e Igor Ivanovich Morozov, gracias a cuyos esfuerzos se crearon muchas máquinas con AMP. También me resultaron útiles las conversaciones y el trabajo conjunto con el profesor Kamil Shamsuddnovich Khodzhaen y los profesores asociados Vladimir Aleksandrovich Andreev, Valery Georgievich Bogov y Vyacheslav Grigorievich Matsevich. También me gustaría agradecer la contribución de los estudiantes de posgrado y estudiantes de posgrado que trabajaron conmigo con gran entusiasmo en el campo de AMP: estos son Grigory Mikhailovich Kraizman, Nikolai Vadimovich Khmylko, Arkady Grigorievich Khrostitsky, Nikolai Mikhailovich Ilyin, Alexander Mikhailovich Vetlntsyn y Pavel. Vasílievich Kiselev. Mención especial merece la asistencia técnica en la preparación del manuscrito para su publicación por parte de Elena Vladimirovna Zhuravleva y Andrei Semenovich Leontyev.
Me gustaría agradecer a la Compañía de Ingeniería de Pskov y al Instituto Politécnico de Pskov por su ayuda para financiar la publicación del libro.
rodamiento magnético, al igual que los demás mecanismos del grupo de rodamientos, sirve como soporte para el eje giratorio. Pero a diferencia de los rodamientos y cojinetes de fricción habituales, la conexión con el eje se realiza mecánicamente sin contacto, es decir, se utiliza el principio de levitación.
Clasificación y principio de funcionamiento.
Utilizando el principio de levitación, el eje giratorio flota literalmente en un potente campo magnético. Un complejo sistema de sensores permite controlar el movimiento del eje y coordinar el funcionamiento de la instalación magnética, que monitorea constantemente el estado del sistema y suministra las señales de control necesarias, cambiando la fuerza de atracción en un lado u otro.
Los rodamientos magnéticos se dividen en dos grandes grupos: activos y pasivos. Más detalles sobre el diseño de cada tipo de rodamiento a continuación.
- Rodamientos magnéticos activos.
1, 3 – bobinas de potencia; 2 - eje Existen mecanismos radiales y de empuje (según el tipo de carga que perciben), pero su principio de funcionamiento es el mismo. Se utiliza un rotor especial (un eje normal no funcionará), modificado con bloques ferromagnéticos. Este rotor “cuelga” en un campo magnético creado por bobinas electromagnéticas que se ubican en el estator, es decir, alrededor del eje 360 grados, formando un anillo.
Se forma un espacio de aire entre el rotor y el estator, lo que permite que las piezas giren con una fricción mínima.
El mecanismo mostrado está controlado por un sistema electrónico especial que, mediante sensores, monitorea constantemente la posición del rotor con respecto a las bobinas y, al menor desplazamiento, suministra corriente de control a la bobina correspondiente. Esto permite mantener el rotor en la misma posición.
El cálculo de dichos sistemas se puede estudiar con más detalle en la documentación adjunta.
- Rodamientos magnéticos pasivos.
El siguiente diagrama muestra aproximadamente el principio de funcionamiento de las suspensiones mecánicas pasivas.
El rotor está equipado, al igual que el estator, con un imán permanente, situado en un anillo alrededor del rotor. Los polos del mismo nombre están ubicados uno al lado del otro en dirección radial, lo que crea el efecto de levitación del eje. Incluso puedes montar un sistema de este tipo con tus propias manos.
VentajasPor supuesto, la principal ventaja es la ausencia de interacción mecánica entre el rotor giratorio y el estator (anillo). De esto se deduce que dichos cojinetes son muy duraderos, es decir, tienen una mayor resistencia al desgaste. Además, el diseño del mecanismo permite su uso en ambientes agresivos: temperaturas altas/bajas y condiciones de aire agresivas. Por lo tanto, todos encuentran MP. mayor aplicación
en la industria espacial.
Defectos Desafortunadamente, el sistema también tiene un gran número- Dificultad para controlar los cardanes activos. Se requiere un sistema de control de cardán electrónico complejo y costoso. Su uso sólo puede justificarse en industrias "caras": espacial y militar.
- La necesidad de utilizar cojinetes de seguridad. Un corte repentino de energía o una falla de una bobina magnética puede tener consecuencias catastróficas para todo el mundo. sistema mecanico. Por lo tanto, para los seguros también se utilizan rodamientos mecánicos junto con los magnéticos. Si los principales fallan, podrán asumir la carga y evitar daños graves.
- Calentamiento de los devanados de la bobina. Debido al paso de corriente, que crea un campo magnético, el devanado de las bobinas se calienta, lo que suele ser un factor desfavorable. Por lo tanto, es necesario utilizar unidades de refrigeración especiales, lo que aumenta aún más el coste de uso del cardán.
Aplicaciones
La capacidad de operar a cualquier temperatura, en condiciones de vacío y falta de lubricación permite el uso de suspensiones en la industria espacial y en máquinas herramienta de la industria del refinado de petróleo. También han encontrado su uso en centrifugadoras de gas para el enriquecimiento de uranio. Varias centrales eléctricas también utilizan maglev en sus plantas de generación.
A continuación se muestran algunos vídeos interesantes sobre el tema.
Muchos consumidores de rodamientos creen rodamientos magnéticos una especie de “caja negra”, aunque se utilizan en la industria desde hace bastante tiempo. Se suelen utilizar en transporte o preparación. gas natural, en los procesos de su licuefacción y así sucesivamente. A menudo se utilizan en complejos flotantes de procesamiento de gas.
Los rodamientos magnéticos funcionan mediante levitación magnética. Funcionan gracias a las fuerzas generadas por el campo magnético. En este caso, las superficies no entran en contacto entre sí, por lo que no es necesaria la lubricación. este tipo Los rodamientos pueden funcionar incluso en condiciones bastante duras, es decir, a temperaturas criogénicas, presiones extremas, altas velocidades etcétera. Al mismo tiempo, los rodamientos magnéticos muestran una alta fiabilidad.
El rotor con cojinete radial, que está equipado con placas ferromagnéticas, se mantiene en la posición deseada mediante campos magnéticos creados por electroimanes colocados en el estator. El funcionamiento de los rodamientos axiales se basa en los mismos principios. En este caso, frente a los electroimanes del rotor se encuentra un disco montado perpendicular al eje de rotación. La posición del rotor se controla mediante sensores de inducción. Estos sensores detectan rápidamente todas las desviaciones de la posición nominal, por lo que generan señales que controlan las corrientes en los imanes. Estas manipulaciones le permiten mantener el rotor en la posición deseada.
Ventajas de los rodamientos magnéticos innegable: no requieren lubricación, no amenazan ambiente, consumen poca energía y, debido a la ausencia de piezas en contacto y rozamiento, funcionan durante mucho tiempo. Además, los rodamientos magnéticos tienen bajos niveles de vibración. Hoy en día existen modelos con un sistema de monitoreo y control de condición incorporado. En en este momento Los cojinetes magnéticos se utilizan principalmente en turbocompresores y compresores para gas natural, hidrógeno y aire, en tecnología criogénica, en unidades de refrigeración, en turboexpansores, en tecnología de vacío, en generadores eléctricos, en sistemas de control y equipo de medición, en pulidoras, fresadoras y rectificadoras de alta velocidad.
La principal desventaja de los rodamientos magnéticos.- dependencia de los campos magnéticos. La desaparición del campo puede provocar un fallo catastrófico del sistema, por lo que se suelen utilizar con cojinetes de seguridad. Por lo general, se utilizan como rodamientos que pueden soportar dos o una falla de los modelos magnéticos, después de lo cual se requiere su reemplazo inmediato. También para rodamientos magnéticos, voluminosos y sistemas complejos controles que complican significativamente el funcionamiento y reparación del rodamiento. Por ejemplo, para controlar estos rodamientos, suelen instalar gabinete especial gestión. este gabinete es un controlador que interactúa con rodamientos magnéticos. Con su ayuda, se suministra corriente a los electroimanes, que regula la posición del rotor, garantiza su rotación sin contacto y mantiene su posición estable. Además, durante el funcionamiento de los rodamientos magnéticos puede surgir el problema de calentar el devanado de esta pieza, lo que se produce por el paso de la corriente. Por lo tanto, a veces se instalan sistemas de refrigeración adicionales con algunos cojinetes magnéticos.
Uno de los mayores fabricantes de rodamientos magnéticos.- Empresa S2M, que participó en el desarrollo del proyecto completo. ciclo vital rodamientos magnéticos, así como motores con imanes permanentes: desde el desarrollo hasta la puesta en marcha, la producción y soluciones practicas. S2M siempre se ha esforzado por mantener una política innovadora destinada a simplificar los diseños de rodamientos para reducir costes. Intentó hacer que los modelos magnéticos fueran más accesibles para un uso más amplio en el mercado de consumo industrial. Empresas que producen diversos compresores y bombas de vacío han colaborado con S2M, principalmente para industria del petróleo y el gas. Hubo un tiempo en que la red de servicios S2M se extendió por todo el mundo. Sus oficinas estaban en Rusia, China, Canadá y Japón. En 2007, S2M fue adquirida por el grupo SKF por cincuenta y cinco millones de euros. En la actualidad, los rodamientos magnéticos que utilizan sus tecnologías son fabricados por la división de fabricación de A&MC Magnetic Systems.
En la industria se utilizan cada vez más sistemas modulares compactos y económicos equipados con cojinetes magnéticos. Comparado con lo habitual tecnologías tradicionales Tienen muchas ventajas. Gracias a los innovadores sistemas miniaturizados de motores y cojinetes, es posible la integración de dichos sistemas en productos en serie modernos. Se utilizan hoy en día en industrias de alta tecnología (producción de semiconductores). Los recientes inventos y desarrollos en el campo de los rodamientos magnéticos están claramente dirigidos a maximizar la simplificación estructural de este producto. Esto tiene como objetivo reducir los costos de los rodamientos, haciéndolos más accesibles al mercado industrial más amplio que claramente necesita dicha innovación.
Hablando de cojinetes magnéticos o suspensiones sin contacto, no se pueden dejar de destacar sus notables cualidades: no necesitan lubricación, no hay piezas que rocen y, por tanto, no hay pérdidas por fricción, niveles de vibración extremadamente bajos, alta velocidad relativa, bajo consumo de energía, funcionamiento automático. Sistema de control y seguimiento del estado de los rodamientos y de la capacidad de sellado.
Todas estas ventajas hacen que los rodamientos magnéticos las mejores soluciones para muchas aplicaciones: para turbinas de gas, para equipos criogénicos, en generadores eléctricos de alta velocidad, para dispositivos de vacío, para diversas máquinas y otros equipos, incluidos los de alta precisión y alta velocidad (alrededor de 100.000 rpm), donde la ausencia de pérdidas mecánicas, interferencias y errores es importante.
Básicamente, los rodamientos magnéticos se dividen en dos tipos: rodamientos magnéticos pasivos y activos. Se fabrican rodamientos magnéticos pasivos, pero este enfoque está lejos de ser ideal, por lo que se utiliza muy raramente. Más flexible y más amplio capacidades técnicas Abierto con rodamientos activos en los que se crea un campo magnético. corrientes alternas en los devanados de los núcleos.
¿Cómo funciona un rodamiento magnético sin contacto?
El funcionamiento de una suspensión o rodamiento magnético activo se basa en el principio de levitación electromagnética: levitación mediante campos eléctricos y magnéticos. En este caso, la rotación del eje en el rodamiento se produce sin contacto físico de las superficies entre sí. Por este motivo se elimina por completo la lubricación, pero no hay desgaste mecánico. Esto aumenta la fiabilidad y eficiencia de las máquinas.
Los expertos también destacan la importancia de controlar la posición del eje del rotor. Un sistema de sensores monitorea continuamente la posición del eje y envía señales al sistema de control automático para un posicionamiento preciso ajustando el campo magnético de posicionamiento del estator; la fuerza de atracción en el lado deseado del eje se fortalece o debilita ajustando el actual en devanados del estator rodamientos activos.
Dos rodamientos activos cónicos o dos radiales y uno axial. rodamientos activos- Le permite suspender sin contacto el rotor literalmente en el aire. El sistema de control del cardán funciona de forma continua y puede ser digital o analógico. Esto garantiza una alta resistencia a la sujeción, una alta capacidad de carga y una rigidez y absorción de impactos ajustables. Esta tecnología permite que los rodamientos funcionen en condiciones bajas y altas temperaturas, al vacío, a altas velocidades y en condiciones de mayores requisitos de esterilidad.
De lo anterior queda claro que las partes principales del sistema de suspensión magnética activa son: el cojinete magnético y sistema automático control electrónico. Los electroimanes actúan constantemente sobre el rotor con lados diferentes, y su acción está subordinada sistema electrónico control.
El rotor de un cojinete magnético radial está equipado con placas ferromagnéticas, sobre las que actúa un campo magnético de retención procedente de las bobinas del estator, por lo que el rotor queda suspendido en el centro del estator sin contacto con él. Sensores inductivos Controle siempre la posición del rotor. Cualquier desviación de posición correcta provoca la aparición de una señal que se envía al controlador para que éste, a su vez, devuelva el rotor a la posición deseada. El juego radial puede ser de 0,5 a 1 mm.
Un cojinete de empuje magnético funciona de manera similar. En el eje del disco de empuje se fijan electroimanes en forma de anillo. Los electroimanes se encuentran en el estator. Los sensores axiales están ubicados en los extremos del eje.
Para sujetar de forma fiable el rotor de la máquina durante su parada o en el momento de fallo del sistema de sujeción, se utilizan rodamientos de bolas de seguridad, que se fijan de modo que la holgura entre ellos y el eje sea igual a la mitad de la del rotor magnético. cojinete.
Sistema regulación automática Está ubicado en el gabinete y es responsable de la correcta modulación de la corriente que pasa a través de los electroimanes de acuerdo con las señales de los sensores de posición del rotor. La potencia de los amplificadores está relacionada con la fuerza máxima de los electroimanes, el tamaño del entrehierro y el tiempo de respuesta del sistema a los cambios en la posición del rotor.
Capacidades de los rodamientos magnéticos sin contacto.
La máxima velocidad de rotación posible del rotor en un cojinete magnético radial está limitada únicamente por la capacidad de las placas ferromagnéticas del rotor para resistir la fuerza centrífuga. Normalmente, el límite de velocidad periférica es de 200 m/s, mientras que para los rodamientos magnéticos axiales el límite está limitado por la durabilidad del acero fundido de empuje: 350 m/s con materiales convencionales.
También depende de los ferroimanes utilizados. carga máxima, que puede soportar un rodamiento del diámetro y longitud adecuados del estator del rodamiento. Para materiales estándar la presión máxima es de 0,9 N/cm2, que es menor que la de los rodamientos de contacto convencionales; sin embargo, la pérdida de carga puede compensarse mediante la alta velocidad periférica con un mayor diámetro del eje.
El consumo de energía de un rodamiento magnético activo no es muy elevado. Las mayores pérdidas en el rodamiento se deben a las corrientes parásitas, pero esto es decenas de veces menos que la energía que se desperdicia cuando se utilizan rodamientos convencionales en las máquinas. Se eliminan acoplamientos, barreras térmicas y otros dispositivos, los rodamientos funcionan eficazmente en condiciones de vacío, helio, oxígeno, agua de mar etc. El rango de temperatura es de -253°C a +450°C.
Desventajas relativas de los rodamientos magnéticos.
Mientras tanto, los rodamientos magnéticos también tienen desventajas.
En primer lugar, existe la necesidad de utilizar rodamientos de rodillos auxiliares de seguridad, que pueden soportar un máximo de dos fallos, tras lo cual es necesario sustituirlos por otros nuevos.
En segundo lugar, la complejidad del sistema de control automático, que, si falla, requerirá reparaciones complejas.
En tercer lugar, la temperatura del devanado del estator del cojinete en corrientes altas aumenta: los devanados se calientan y necesitan refrigeración personal, preferiblemente líquida.
Finalmente, el consumo de materiales. rodamiento sin contacto resulta ser alto porque la superficie del soporte debe ser extensa para mantener suficiente fuerza magnética; el núcleo del estator del soporte resulta ser grande y pesado. Más el fenómeno de la saturación magnética.
Pero, a pesar de las aparentes deficiencias, los rodamientos magnéticos ya se utilizan ampliamente, incluso en sistemas ópticos alta precisión y instalaciones láser. De una forma u otra, desde mediados del siglo pasado, los rodamientos magnéticos han ido mejorando constantemente.