po obejrzeniu filmów niektórych towarzyszy, takich jak ten
Zdecydowałem i będę zaglądał do tego tematu. Moim zdaniem wideo jest dość niepiśmienne, więc całkiem możliwe jest gwizdanie na straganach.
Po przejrzeniu w głowie kilku schematów, przyjrzeniu się zasadzie zawieszenia w centralnej części w filmie Beletsky'ego, zrozumieniu działania zabawki Levitnona, wpadłem na prosty schemat. Oczywiste jest, że na jednej osi powinny znajdować się dwa kolce nośne, sam kolec jest wykonany ze stali, a pierścienie są sztywno zamocowane na osi. Zamiast solidnych pierścieni całkiem możliwe jest umieszczenie niezbyt dużych magnesów w kształcie pryzmatu lub cylindra rozmieszczonych na obwodzie. Zasada jest taka sama jak w słynnej zabawce „Livitron”. jedynie zamiast momentu geroskopowego zapobiegającego przewróceniu się blatu stosujemy „pchnięcie” pomiędzy podporami sztywno przymocowanymi do osi.
Poniżej film z zabawką „Livitron”
i oto schemat, który proponuję. w rzeczywistości jest to zabawka z powyższego filmu, ale jak już powiedziałem, potrzebuje czegoś, co zapobiegnie przewróceniu się skoku podpory. W powyższym filmie wykorzystano moment żyroskopowy, ja używam dwóch stojaków i przekładki pomiędzy nimi.
Spróbujmy uzasadnić pracę tego projektu, tak jak ja to widzę:
magnesy są odepchnięte, co oznacza, że jest słaby punkt - trzeba te kolce ustabilizować wzdłuż osi. tutaj zastosowałem następujący pomysł: magnes próbuje wepchnąć kolec w obszar o najniższym natężeniu pola, ponieważ kolec ma namagnesowanie przeciwne do pierścienia, a sam magnes ma kształt pierścienia, tam gdzie jest to wystarczające Duża powierzchnia umieszczone wzdłuż osi, napięcie jest mniejsze niż na obwodzie. te. rozkład napięcia pole magnetyczne Kształtem przypomina szkło – napięcie jest maksymalne w ścianie, a minimalne na osi.
kolec musi być ustabilizowany wzdłuż osi i jednocześnie wypychany z magnesu pierścieniowego w obszar o najniższym natężeniu pola. te. jeśli na jednej osi znajdują się dwa takie kolce, a magnesy pierścieniowe są sztywno zamocowane, oś powinna „zamarznąć”.
okazuje się, że przebywanie w strefie o mniejszym natężeniu pola jest najkorzystniejsze energetycznie.
Szperając w Internecie znalazłem podobny projekt:
tutaj również tworzy się strefa o niższym napięciu, jest ona również zlokalizowana wzdłuż osi pomiędzy magnesami i wykorzystuje się również kąt. Generalnie ideologia jest bardzo podobna, jednak jeśli mówimy o łożysku kompaktowym, to powyższa opcja wygląda lepiej, ale wymaga specjalnie ukształtowanych magnesów. te. Różnica pomiędzy schematami polega na tym, że część nośną wciskam w strefę o mniejszym naprężeniu, a na schemacie powyżej samo utworzenie takiej strefy zapewnia położenie na osi.
Aby porównanie było jaśniejsze, przerysowałem diagram: 
są to zasadniczo odbicia lustrzane. W sumie pomysł nie jest nowy - wszystkie krążą wokół tego samego, mam nawet podejrzenia, że autor powyższego filmu po prostu nie szukał proponowanych rozwiązań 
tutaj jest prawie jeden do jednego, jeśli stożkowe ograniczniki nie są solidne, ale kompozytowe - rdzeń magnetyczny + magnes pierścieniowy, wtedy dostaniesz mój obwód. Powiedziałbym nawet, że pomysł początkowy niezoptymalizowany - zdjęcie poniżej. tylko zdjęcie powyżej działa na „przyciąganie” wirnika, ale początkowo planowałem „odpychanie” 
Dla tych, którzy są szczególnie utalentowani, chcę zauważyć, że to zawieszenie nie narusza twierdzenia Earnshawa (zakazu). Fakt jest taki mówimy o Nie chodzi tu o zawieszenie czysto magnetyczne, bez sztywnego mocowania środków na osi, czyli tj. jedna oś jest sztywno zamocowana, nic nie będzie działać. te. Chodzi o wybór punktu podparcia i nic więcej.
w rzeczywistości, jeśli obejrzysz film Beletsky'ego, zobaczysz, że w niektórych miejscach zastosowano już w przybliżeniu tę samą konfigurację pól, brakuje tylko ostatniego szlifu. stożkowy obwód magnetyczny rozkłada „odpychanie” wzdłuż dwóch osi, ale Earnshaw kazał inaczej zamocować trzecią oś, nie spierałem się i naprawiłem ją sztywno mechanicznie. Nie wiem, dlaczego Beletsky nie wypróbował tej opcji. w rzeczywistości potrzebuje dwóch „livitronów” - stojaki są zamocowane na osi i połączone z blatami miedzianą rurką.
Można również zauważyć, że zamiast magnesu o polaryzacji przeciwnej do magnetycznego pierścienia nośnego można zastosować końcówki z dowolnego wystarczająco mocnego materiału diamagnetycznego. te. wymień kombinację magnesu i stożkowego rdzenia magnetycznego na stożek diamagnetyczny. mocowanie na osi będzie pewniejsze, jednak diamagnetyki nie charakteryzują się silnym oddziaływaniem i duże natężenia pola i potrzebna jest duża „objętość” tego pola, żeby to w jakikolwiek sposób zastosować. Dzięki temu, że pole jest osiowo równomierne względem osi obrotu, podczas obrotu nie będą zachodzić zmiany pola magnetycznego, tj. takie łożysko nie stwarza oporów obrotowych.
logicznie rzecz biorąc, zasada ta powinna mieć zastosowanie również w przypadku zawiesiny plazmowej – połatanej „butelki magnetycznej” (corktron), więc poczekaj i zobacz.
Dlaczego jestem tak pewny wyniku? No cóż, bo nie może nie istnieć :) jedyne, co jest możliwe, to wykonanie rdzeni magnetycznych w kształcie stożka i miseczki dla bardziej „twardej” konfiguracji pola.
Cóż, można też znaleźć filmik z podobnym zawieszeniem:
tutaj autor nie używa żadnych obwodów magnetycznych i skupia się na igle, co jest ogólnie konieczne, rozumiejąc twierdzenie Earnshawa. ale pierścienie są już sztywno przymocowane do osi, co oznacza, że można rozsunąć oś między nimi, co można łatwo osiągnąć za pomocą stożkowych rdzeni magnetycznych na magnesach na osi. te. Dopóki „dno” „kubka magnetycznego” nie zostanie przebite, wepchnięcie obwodu magnetycznego do pierścienia staje się coraz trudniejsze, ponieważ przenikalność magnetyczna powietrza jest mniejsza niż przepuszczalność obwodu magnetycznego - zmniejszenie szczeliny powietrznej doprowadzi do wzrostu natężenia pola. te. jedna oś jest sztywno zamocowana mechanicznie – wtedy nie będzie potrzeby podpierania się igłą. te. spójrz na pierwsze zdjęcie.
P.S.
Oto co znalazłem. z serii zła głowa nie puszcza jeszcze rąk - autorem jest wciąż Beletsky - tam jest pochrzanione, mamo, nie martw się - konfiguracja pola jest dość złożona, w dodatku niejednolita wzdłuż osi obrotu, tj. podczas obracania nastąpi zmiana indukcji magnetycznej w osi przy wszystkich wystających elementach... zwróć uwagę na kulkę w magnesie pierścieniowym, z drugiej strony w magnesie pierścieniowym znajduje się cylinder. te. osoba głupio zrujnowała opisaną tutaj zasadę zawieszenia.
No albo przylutowałem zawieszenie ze zdjęcia tj. papryczki na zdjęciu mają podpórkę pod igłę, a w miejsce igły powiesił kulkę - o szaitanie - zadziałało - kto by pomyślał (pamiętam, że udowodnili mi, że źle zrozumiałem twierdzenie Earnshawa), ale powieszenie dwóch piłek i użycie tylko dwóch pierścieni najwyraźniej nie jest wystarczająco inteligentne. te. liczbę magnesów w urządzeniu na filmie można łatwo zmniejszyć do 4, a ewentualnie do 3, tj. konfigurację z cylindrem w jednym pierścieniu i kulą w drugim można uznać za eksperymentalnie udowodnioną, że działa, patrz zdjęcie oryginalnego pomysłu. tam użyłem dwóch przystanków simitrycznych i walec + stożek, chociaż myślę, że stożek i część kuli od bieguna do średnicy działają tak samo.
dlatego sam przystanek wygląda tak - to obwód magnetyczny (tj. żelazo, nikiel itp.) to po prostu
zainstalowany jest magnes pierścieniowy. część przeciwna jest taka sama, tylko odwrotnie :) i dwa ograniczniki w przekładce - towarzyszu 
Earnshaw zabronił pracować na jednym przystanku.
PRZEDMOWA
Głównym elementem wielu maszyn jest wirnik, który obraca się w łożyskach. Wzrost prędkości obrotowych i mocy maszyn obrotowych przy jednoczesnej tendencji do zmniejszania masy i gabarytów stawia jako priorytet problem zwiększenia trwałości zespołów łożyskowych. Co więcej, w wielu obszarach nowoczesna technologia wymagane są łożyska, które mogą niezawodnie pracować ekstremalne warunki: w próżni, na wysokim poziomie i niskie temperatury, ultraczyste technologie, w środowiska agresywne itp. Tworzenie takich łożysk jest również palącym problemem technicznym.
Rozwiązanie tych problemów można osiągnąć poprzez ulepszenie tradycyjnych łożysk tocznych i ślizgowych. oraz tworzenie nietradycyjnych łożysk, które wykorzystują różne fizyczne zasady działania.
Tradycyjne łożyska toczne i ślizgowe (cieczowe i gazowe) osiągnęły obecnie wysoki poziom techniczny. Jednakże charakter procesów w nich zachodzących ogranicza, a czasami wręcz uniemożliwia wykorzystanie tych łożysk do osiągnięcia powyższych celów. Zatem istotnymi wadami łożysk tocznych jest występowanie mechanicznego kontaktu pomiędzy częściami ruchomymi i nieruchomymi oraz konieczność smarowania bieżni. W łożyskach ślizgowych nie ma kontaktu mechanicznego, lecz układ okresowy smar aby utworzyć warstwę smarującą i uszczelnić tę warstwę. Oczywiste jest, że ulepszenie zespołów uszczelniających może jedynie zmniejszyć, ale nie całkowicie wyeliminować wzajemne przenikanie smaru i otoczenie zewnętrzne.
Łożyska wykorzystujące magnesy i pola elektryczne. Wśród nich największym zainteresowaniem praktycznym cieszą się aktywne łożyska magnetyczne (AMP). Praca AMS opiera się na znanej zasadzie aktywnego zawieszenia magnetycznego ciała ferromagnetycznego: o stabilizacji ciała w zadanym położeniu decydują siły przyciągania magnetycznego działające na ciało ze sterowanych elektromagnesów. Prądy w uzwojeniach elektromagnesów powstają za pomocą układu automatyczna kontrola, składający się z czujników ruchu ciała, sterownika elektronicznego i wzmacniaczy mocy zasilanych przez źródło zewnętrzne energia elektryczna.
Pierwsze przykłady praktyczne użycie Początki aktywnych zawieszeń magnetycznych w przyrządach pomiarowych sięgają lat 40-tych XX wieku. Kojarzone są z nazwiskami D. Beamsa i D. Hriesingera (USA) oraz O. G. Katsnelsona i A. S. Edelsteina (ZSRR). Pierwsze aktywne łożysko magnetyczne zostało zaproponowane i zbadane eksperymentalnie w 1960 roku przez R. Sixsmitha (USA). Szeroki praktyczne użycie Historia AMS w kraju i za granicą rozpoczęła się na początku lat 70-tych XX wieku.
Brak kontaktu mechanicznego i potrzeba smarowania w AMP czyni je bardzo obiecującymi w wielu dziedzinach technologii. Są to przede wszystkim: turbiny i pompy w technologii próżniowej i kriogenicznej; maszyny do ultraczystych technologii i do pracy w agresywnym środowisku; maszyny i przyrządy do instalacji nuklearnych i kosmicznych; horoskopy; inercyjne urządzenia do magazynowania energii; a także produkty dla ogólnej budowy maszyn i przyrządów - wrzeciona wysokoobrotowe do szlifowania i frezowania, maszyny tekstylne. wirówki, turbiny, wyważarki, stanowiska wibracyjne, roboty, precyzyjne urządzenia pomiarowe itp.
Jednak pomimo tych sukcesów AMJI są wdrażane znacznie wolniej, niż oczekiwano na podstawie przewidywań z początku lat siedemdziesiątych. Przede wszystkim tłumaczy się to powolną akceptacją przez branżę innowacji, w tym AMP. Jak każda innowacja, aby zyskać popyt, AMP muszą zostać spopularyzowane.
Niestety w momencie pisania tych słów tylko jedna książka poświęcona jest aktywnym łożyskom magnetycznym: G. Schweitzer. N. Bleulerand A. Traxler „Aktywne łożyska magnetyczne”, ETH Zurich, 1994, 244 s., publikacja w języku angielskim i niemieckim. Ta niewielka książka jest skierowana przede wszystkim do czytelnika, który stawia pierwsze kroki w zrozumieniu problemów pojawiających się podczas tworzenia AMP. Stawiając bardzo skromne wymagania czytelnikowi zaplecza inżynieryjnego i matematycznego, autorzy układają główne idee i koncepcje w tak przemyślaną sekwencję, która pozwala początkującemu z łatwością nabrać tempa i koncepcyjnie opanować nowy obszar. Książka ta jest niewątpliwie fenomenem godnym uwagi, a jej popularyzatorska rola jest nie do przecenienia.
Czytelnik może zadać sobie pytanie, czy warto było napisać prawdziwą monografię, nie ograniczając się do tłumaczenia przytoczonej książki albo z języka rosyjskiego. Najpierw od 1992 roku byłem zapraszany do wygłaszania wykładów na temat AMS na rosyjskich uniwersytetach. Finlandia i Szwecja. Z tych wykładów powstała książka. Po drugie, wielu moich kolegów wyraziło chęć otrzymania książki o LMP, napisanej dla twórców maszyn z AMP. Po trzecie, zdałem sobie również sprawę, że wielu inżynierów, którzy nie specjalizują się w dziedzinie AMP, potrzebuje książki badającej obiekt sterujący elektromagnesu.
Celem tej książki jest wyposażenie inżynierów w techniki modelowanie matematyczne, syntezę i analizę AMP, przyczyniając się w ten sposób do wzrostu zainteresowania tą nową dziedziną technologii. Nie mam wątpliwości, że książka będzie przydatna także dla studentów wielu specjalności technicznych, zwłaszcza podczas zajęć dydaktycznych i projektowania dyplomów. Pisząc tę książkę, opierałem się na 20-letnim doświadczeniu w dziedzinie AMP jako dyrektor naukowy laboratorium badawczego podpór magnetycznych w Pskowskim Instytucie Politechnicznym w Petersburgu Uniwersytet Techniczny.
Książka zawiera 10 rozdziałów. Rozdział 1 daje krótki opis wszyscy możliwe typy zawieszenia elektromagnetyczne, których celem jest poszerzanie horyzontów czytelnika. Rozdział 2, skierowany do użytkowników AMP, wprowadza czytelnika w technologię aktywnych łożysk magnetycznych – historię rozwoju, konstrukcje, charakterystykę, problemy rozwojowe oraz kilka przykładów zastosowań praktycznych. W rozdziałach 3 i 4 przedstawiono metodologię obliczania obwodów magnetycznych łożysk. Elektromagnes jako obiekt sterowania omawiany jest w rozdziale 5. W rozdziale 6 rozwiązywane są problemy syntezy sterownika i analizy dynamiki zawieszenia magnetycznego o pojedynczej mocy. To rozdział o tym jak sterować gimbalem i co może przeszkodzić w osiągnięciu wymaganych właściwości dynamicznych. Centralne miejsce zajmuje rozdział 7, w którym poruszono problematykę sterowania zawieszeniem sztywnego wirnika posiadającego pięć stopni swobody, zbadano współpracę zawieszenia z silnikiem napędowym, a także poruszono problematykę tworzenia wirników niepodpartych. maszyny elektryczne. Wpływ sprężystych odkształceń zginających wirnika na dynamikę przegubu omówiono w rozdziale 8. Rozdział 9 poświęcony jest cyfrowemu sterowaniu przegubem Cardana. Ostatni rozdział 10 analizuje szereg aspektów dynamicznych związanych z wdrażaniem wieszaków wirników w AMP.
Jeśli chodzi o listę literatury na końcu książki, nie próbowałem zamieścić wszystkich artykułów na temat AMP o znaczeniu historycznym i przepraszam tych badaczy, których wkład w tę dziedzinę nie został wspomniany.
Ponieważ zakres zagadnień jest bardzo szeroki, utrzymanie jednego systemu okazało się niemożliwe symbolika poprzez książkę. Jednak w każdym rozdziale zastosowano spójną notację.
Jestem wdzięczny moim nauczycielom, profesorom Davidowi Rakhmilevichowi Merknnowi i Anatolijowi Saulovnchowi Kelzonowi - oni w ogromnym stopniu przyczynili się do powstania tej książki. Chciałbym podziękować moim kolegom z laboratorium podpór magnetycznych i uniwersytetu, zwłaszcza Fedorowi Georgievichowi Kochevinowi, Michaiłowi Wadimowiczowi Afanasjewowi. Walentin Wasiljewicz Andreen, Siergiej Władimirowicz Smirnow, Siergiej Giennadiewicz Stebichow i Igor Iwanowicz Morozow, dzięki którym powstało wiele maszyn z AMP. Przydały mi się także rozmowy i wspólna praca z profesorem Kamilem Shamsuddnovichem Khodzhaenem i profesorami nadzwyczajnymi Władimirem Aleksandrowiczem Andriejewem, Walerym Georgiewiczem Bogowem i Wiaczesławem Grigoriewiczem Matsewiczem. Chciałbym także podziękować za wkład doktorantów i doktorantów, którzy z wielkim entuzjazmem pracowali ze mną w dziedzinie AMP - są to Grigorij Michajłowicz Kraizman, Nikołaj Wadimowicz Chmyłko, Arkady Grigoriewicz Chrostitski, Nikołaj Michajłowicz Iljin, Aleksander Michajłowicz Vetlntsyn i Paweł Wasiliewicz Kiselew. Na szczególną uwagę zasługuje pomoc techniczna udzielona przez Elenę Władimirowna Zhuravlevę i Andrieja Semenowicza Leontiewa w przygotowaniu rękopisu do publikacji.
Chciałbym podziękować Pskowskiej Kompanii Inżynieryjnej i Politechnice Pskowskiej za pomoc w sfinansowaniu wydania książki.
Łożysko magnetyczne, podobnie jak pozostałe mechanizmy grupy łożysk, służy jako podpora obracającego się wału. Jednak w przeciwieństwie do zwykłych łożysk tocznych i ślizgowych połączenie z wałem jest mechanicznie bezkontaktowe, to znaczy wykorzystuje się zasadę lewitacji.
Klasyfikacja i zasada działania
Wykorzystując zasadę lewitacji, obracający się wał dosłownie unosi się w silnym polu magnetycznym. Złożony system czujników pozwala kontrolować ruch wału i koordynować pracę instalacji magnetycznej, która stale monitoruje stan systemu i dostarcza niezbędne sygnały sterujące, zmieniając siłę przyciągania z jednej lub drugiej strony.
Łożyska magnetyczne dzielą się na dwie duże grupy – aktywne i pasywne. Więcej szczegółów na temat konstrukcji każdego typu łożyska poniżej.
- Aktywne łożyska magnetyczne.
1, 3 – cewki zasilające; 2 - wał Istnieją mechanizmy promieniowe i wzdłużne (w zależności od rodzaju odbieranego obciążenia), ale ich zasada działania jest taka sama. Zastosowano specjalny wirnik (zwykły wał nie będzie działał), zmodyfikowany blokami ferromagnetycznymi. Wirnik ten „wisi” w polu magnetycznym wytwarzanym przez cewki elektromagnetyczne umieszczone na stojanie, czyli wokół wału o 360 stopni, tworząc pierścień.
Pomiędzy wirnikiem a stojanem powstaje szczelina powietrzna, która umożliwia obracanie się części przy minimalnym tarciu.
Pokazany mechanizm sterowany jest przez specjalny układ elektroniczny, który za pomocą czujników stale monitoruje położenie wirnika względem cewek i przy najmniejszym przemieszczeniu dostarcza prąd sterujący do odpowiedniej cewki. Pozwala to na utrzymanie rotora w tej samej pozycji.
Obliczenia takich systemów można zbadać bardziej szczegółowo w załączonej dokumentacji.
- Pasywne łożyska magnetyczne.
Wirnik wyposażony jest w magnes trwały, podobnie jak stojan, umieszczony w pierścieniu otaczającym wirnik. Bieguny o tej samej nazwie są umieszczone obok siebie w kierunku promieniowym, co stwarza efekt lewitacji wału. Możesz nawet złożyć taki system własnymi rękami.
Zalety
Oczywiście główną zaletą jest brak mechanicznego oddziaływania pomiędzy obracającym się wirnikiem a stojanem (pierścieniem).Wynika z tego, że takie łożyska są bardzo trwałe, to znaczy mają zwiększoną odporność na zużycie. Ponadto konstrukcja mechanizmu pozwala na zastosowanie go w agresywnym środowisku - wysokie/niskie temperatury, agresywne warunki powietrza. Dlatego każdy znajdzie MP większe zastosowanie w branży kosmicznej.
Wady
Niestety system też tak ma duża ilość niedociągnięcia. Obejmują one:- Trudności w kontrolowaniu aktywnych gimbali. Wymagany jest złożony i kosztowny elektroniczny system sterowania gimbalem. Jego zastosowanie można uzasadnić jedynie w „drogich” branżach – kosmicznej i wojskowej.
- Konieczność stosowania łożysk zabezpieczających. Nagła przerwa w dostawie prądu lub awaria cewki magnetycznej może mieć katastrofalne skutki dla całości układ mechaniczny. Dlatego w celach ubezpieczeniowych stosuje się również łożyska mechaniczne wraz z magnetycznymi. Jeśli główne zawiodą, będą w stanie przejąć ładunek i uniknąć poważnych uszkodzeń.
- Nagrzewanie uzwojeń cewki. W wyniku przepływu prądu, który wytwarza pole magnetyczne, uzwojenia cewek nagrzewają się, co często jest czynnikiem niekorzystnym. Dlatego konieczne jest zastosowanie specjalnych agregatów chłodzących, co dodatkowo zwiększa koszt użytkowania gimbala.
Obszary zastosowań
Możliwość pracy w dowolnej temperaturze, w warunkach próżni i braku smarowania pozwala na zastosowanie zawieszeń w przemyśle kosmicznym oraz w obrabiarkach przemysłu rafineryjnego. Znalazły także zastosowanie w wirówkach gazowych do wzbogacania uranu. Różne elektrownie również wykorzystują maglev w swoich elektrowniach.
Poniżej kilka ciekawe filmy w tym temacie.
Wielu konsumentów łożysk wierzy łożyska magnetyczne swego rodzaju „czarną skrzynkę”, choć w przemyśle stosowane są już od dłuższego czasu. Zwykle wykorzystuje się je do transportu lub przygotowania gazu ziemnego, w procesach jego upłynniania i tak dalej. Są one często wykorzystywane przez pływające kompleksy przetwarzania gazu.
Łożyska magnetyczne działają na zasadzie lewitacji magnetycznej. Działają dzięki siłom generowanym przez pole magnetyczne. W tym przypadku powierzchnie nie stykają się ze sobą, więc nie ma potrzeby smarowania. Ten typłożyska są w stanie pracować nawet w dość trudnych warunkach, a mianowicie w temperaturach kriogenicznych, ekstremalnych ciśnieniach, duże prędkości i tak dalej. Jednocześnie łożyska magnetyczne wykazują wysoką niezawodność.
Wirnik z łożyskiem promieniowym, wyposażony w płytki ferromagnetyczne, utrzymywany jest w żądanym położeniu za pomocą pól magnetycznych wytwarzanych przez elektromagnesy umieszczone na stojanie. Działanie łożysk osiowych opiera się na tych samych zasadach. W tym przypadku naprzeciw elektromagnesów na wirniku znajduje się tarcza zamontowana prostopadle do osi obrotu. Położenie wirnika monitorowane jest za pomocą czujników indukcyjnych. Czujniki te szybko wykrywają wszelkie odchylenia od położenia nominalnego, w wyniku czego tworzą sygnały sterujące prądami w magnesach. Te manipulacje pozwalają utrzymać wirnik w żądanej pozycji.
Zalety łożysk magnetycznych niezaprzeczalny: nie wymagają smarowania, nie zagrażają środowisko, zużywają mało energii, a dzięki brakowi stykających się i trących części działają długo. Ponadto łożyska magnetyczne charakteryzują się niskim poziomem wibracji. Obecnie istnieją modele z wbudowanym systemem monitorowania i kontroli stanu. NA ten momentŁożyska magnetyczne znajdują zastosowanie głównie w turbosprężarkach i sprężarkach gazu ziemnego, wodoru i powietrza, w technologii kriogenicznej, w agregatach chłodniczych, w turborozprężarkach, w technice próżniowej, w generatorach elektrycznych, w sterowaniu i Urządzenia pomiarowe, w wysokoobrotowych maszynach polerskich, frezarskich i szlifierskich.
Główna wada łożysk magnetycznych- zależność od pól magnetycznych. Zanik pola może doprowadzić do katastrofalnej awarii układu, dlatego często stosuje się je z łożyskami zabezpieczającymi. Zazwyczaj stosowane są jako łożyska toczne, które wytrzymują dwie lub jedną awarię modeli magnetycznych, po czym konieczna jest ich natychmiastowa wymiana. Również do łożysk magnetycznych, nieporęcznych i złożone systemy elementy sterujące, które znacznie komplikują obsługę i naprawę łożyska. Na przykład, aby kontrolować te łożyska, często je instalują specjalna szafka kierownictwo. Ta szafka to sterownik współpracujący z łożyskami magnetycznymi. Za jego pomocą do elektromagnesów doprowadzany jest prąd, który reguluje położenie wirnika, gwarantuje jego bezdotykowy obrót i utrzymuje jego stabilne położenie. Ponadto podczas pracy łożysk magnetycznych może pojawić się problem nagrzewania się uzwojenia tej części, który występuje na skutek przepływu prądu. Dlatego czasami instaluje się dodatkowe układy chłodzenia z niektórymi łożyskami magnetycznymi.
Jeden z największych producentów łożysk magnetycznych- Firma S2M, która brała udział w opracowaniu całości koło życiałożyska magnetyczne, a także silniki z magnesy trwałe: od rozwoju po uruchomienie, produkcję i praktyczne rozwiązania. S2M zawsze angażowała się w innowacyjną politykę mającą na celu uproszczenie konstrukcji łożysk w celu zmniejszenia kosztów. Starała się uczynić modele magnetyczne bardziej dostępnymi do szerszego zastosowania na rynku konsumentów przemysłowych. Firmy produkujące różne sprężarki i pompy próżniowe współpracowały z S2M, głównie w zakresie Przemysłu naftowo-gazowego. W pewnym momencie sieć usług S2M rozprzestrzeniła się na cały świat. Jej biura znajdowały się w Rosji, Chinach, Kanadzie i Japonii. W 2007 roku firma S2M została przejęta przez grupę SKF za pięćdziesiąt pięć milionów euro. Obecnie łożyska magnetyczne wykorzystujące ich technologie są produkowane przez oddział produkcyjny A&MC Magnetic Systems.
Kompaktowe i ekonomiczne systemy modułowe wyposażone w łożyska magnetyczne są coraz częściej stosowane w przemyśle. W porównaniu do zwykłego tradycyjne technologie mają wiele zalet. Dzięki zminiaturyzowanym innowacyjnym układom silnik/łożysko możliwa stała się integracja takich układów z nowoczesnymi produktami seryjnymi. Są one dziś stosowane w gałęziach przemysłu zaawansowanych technologii (produkcja półprzewodników). Ostatnie wynalazki i osiągnięcia w dziedzinie łożysk magnetycznych mają wyraźnie na celu maksymalizację uproszczenia konstrukcyjnego tego produktu. Ma to na celu zmniejszenie kosztów łożysk i uczynienie ich bardziej dostępnymi dla szerszego rynku przemysłowego, który wyraźnie potrzebuje takich innowacji.
Mówiąc o łożyskach magnetycznych czy zawieszeniach bezdotykowych, nie można nie zauważyć ich niezwykłych właściwości: nie wymaga smarowania, nie ma części trących, dzięki czemu nie ma strat tarcia, wyjątkowo niski poziom drgań, duża prędkość względna, niski pobór mocy, automatyczny system kontroli i monitorowania stanu łożysk, możliwość uszczelnienia.
Wszystkie te zalety sprawiają, że łożyska magnetyczne najlepsze rozwiązania do wielu zastosowań: dla Turbiny gazowe, do urządzeń kriogenicznych, w szybkich generatorach elektrycznych, do urządzenia próżniowe, do różnych maszyn i innych urządzeń, w tym wysokoprecyzyjnych i wysokoobrotowych (około 100 000 obr/min), gdzie istotny jest brak strat mechanicznych, zakłóceń i błędów.
Zasadniczo łożyska magnetyczne dzielą się na dwa typy: pasywne i aktywne łożyska magnetyczne. Produkuje się pasywne łożyska magnetyczne, ale podejście to jest dalekie od ideału, dlatego jest stosowane niezwykle rzadko. Bardziej elastyczny i szerszy możliwości techniczne otwarte z aktywnymi łożyskami, w których wytwarzane jest pole magnetyczne prądy zmienne w uzwojeniach rdzeni.
Jak działa bezkontaktowe łożysko magnetyczne?
Działanie aktywnego zawieszenia magnetycznego lub łożyska opiera się na zasadzie lewitacji elektromagnetycznej – lewitacji za pomocą pól elektrycznych i magnetycznych. Tutaj obrót wału w łożysku następuje bez fizycznego kontaktu powierzchni ze sobą. Z tego powodu smarowanie jest całkowicie wyeliminowane, ale mimo to nie występuje zużycie mechaniczne. Zwiększa to niezawodność i wydajność maszyn.
Eksperci zwracają również uwagę na znaczenie monitorowania położenia wału wirnika. System czujników stale monitoruje położenie wału i wysyła sygnały do automatycznego systemu sterowania w celu precyzyjnego pozycjonowania poprzez regulację pozycjonującego pola magnetycznego stojana - siła przyciągania po żądanej stronie wału jest zwiększana lub osłabiana poprzez regulację prąd w uzwojenia stojana aktywne łożyska.
Dwa aktywne łożyska stożkowe lub dwa promieniowe i jedno osiowe aktywne łożyska- pozwalają na bezdotykowe zawieszenie rotora dosłownie w powietrzu. System sterowania gimbalem działa w sposób ciągły i może być cyfrowy lub analogowy. Zapewnia to wysoką siłę trzymania, dużą nośność oraz regulowaną sztywność i amortyzację. Ta technologia umożliwia pracę łożysk w niskich i niskich temperaturach wysokie temperatury, w próżni, przy dużych prędkościach i w warunkach podwyższonych wymagań sterylności.
Z powyższego jasno wynika, że głównymi częściami aktywnego układu zawieszenia magnetycznego są: łożysko magnetyczne i układ automatyczny sterowanie elektroniczne. Elektromagnesy stale działają na wirnik różne strony, a ich działanie jest podporządkowane układ elektroniczny kontrola.
Wirnik promieniowego łożyska magnetycznego wyposażony jest w płytki ferromagnetyczne, na które działa podtrzymujące pole magnetyczne z cewek stojana, w wyniku czego wirnik jest zawieszony w środku stojana bez kontaktu z nim. Czujniki indukcyjne Zawsze monitoruj położenie rotora. Wszelkie odstępstwa od prawidłowa pozycja prowadzi do pojawienia się sygnału wysyłanego do sterownika, który z kolei przywraca wirnik do żądanej pozycji. Luz promieniowy może wynosić od 0,5 do 1 mm.
W podobny sposób działa magnetyczne łożysko oporowe. Do wału tarczy oporowej przymocowane są elektromagnesy w kształcie pierścienia. Elektromagnesy znajdują się na stojanie. Czujniki osiowe znajdują się na końcach wału.
Aby niezawodnie utrzymać wirnik maszyny podczas postoju lub w momencie awarii układu trzymającego, stosuje się łożyska kulkowe zabezpieczające, które są zabezpieczone w taki sposób, że szczelina między nimi a wałem jest ustawiona na połowę szerokości w magnesie łożysko.
System automatyczna regulacja znajduje się w szafie i odpowiada za prawidłową modulację prądu przepływającego przez elektromagnesy zgodnie z sygnałami z czujników położenia wirnika. Moc wzmacniaczy jest związana z maksymalną siłą elektromagnesów, wielkością szczeliny powietrznej i czasem reakcji układu na zmiany położenia wirnika.
Możliwości bezkontaktowych łożysk magnetycznych
Maksymalna możliwa prędkość obrotowa wirnika w promieniowym łożysku magnetycznym jest ograniczona jedynie zdolnością ferromagnetycznych płyt wirnika do przeciwstawienia się sile odśrodkowej. Typowo dopuszczalna prędkość obwodowa wynosi 200 m/s, natomiast w przypadku osiowych łożysk magnetycznych granica ta jest ograniczona wytrzymałością staliwa wzdłużnego – 350 m/s przy materiałach konwencjonalnych.
Zależy to również od zastosowanych ferromagnesów. maksymalne obciążenie, jakie wytrzyma łożysko o odpowiedniej średnicy i długości stojana łożyska. Dla standardowe materiały maksymalny nacisk wynosi 0,9 N/cm2, czyli jest mniejszy niż w przypadku konwencjonalnych łożysk skośnych, jednakże utratę obciążenia można zrekompensować dużą prędkością obwodową przy zwiększonej średnicy wału.
Zużycie energii przez aktywne łożysko magnetyczne nie jest zbyt wysokie. Największe straty w łożysku powstają na skutek prądów wirowych, jest to jednak kilkadziesiąt razy mniej niż energia tracona podczas stosowania konwencjonalnych łożysk w maszynach. Wyeliminowano sprzęgła, bariery termiczne i inne urządzenia, łożyska skutecznie pracują w warunkach próżni, helu, tlenu, woda morska itp. Zakres temperatur wynosi od -253°C do +450°C.
Względne wady łożysk magnetycznych
Tymczasem łożyska magnetyczne mają również wady.
Przede wszystkim konieczne jest zastosowanie pomocniczych łożysk tocznych zabezpieczających, które wytrzymują maksymalnie dwie awarie, po czym należy je wymienić na nowe.
Po drugie, złożoność automatycznego systemu sterowania, który w przypadku awarii będzie wymagał skomplikowanych napraw.
Po trzecie, temperatura uzwojenia stojana łożyska przy wysokie prądy wzrasta - uzwojenia nagrzewają się i wymagają osobistego chłodzenia, najlepiej cieczy.
Wreszcie zużycie materiału łożysko bezstykowe okazuje się duża, ponieważ powierzchnia łożyska musi być duża, aby utrzymać wystarczającą siłę magnetyczną - rdzeń stojana łożyska okazuje się duży i ciężki. Plus zjawisko nasycenia magnetycznego.
Jednak pomimo widocznych niedociągnięć, łożyska magnetyczne są już szeroko stosowane, w tym w systemy optyczne wysoka precyzja i instalacje laserowe. Tak czy inaczej, od połowy ubiegłego wieku łożyska magnetyczne są cały czas udoskonalane.