Mnogi potrošniki ležajev verjamejo magnetni ležaji neke vrste »črna skrinjica«, čeprav se v industriji uporabljajo že precej dolgo. Običajno se uporabljajo pri transportu ali pripravi zemeljski plin, v procesih njegovega utekočinjanja ipd. Pogosto jih uporabljajo plavajoči kompleksi za predelavo plina.
Magnetni ležaji delujejo z magnetno levitacijo. Delujejo zahvaljujoč silam, ki jih ustvarja magnetno polje. V tem primeru se površine med seboj ne dotikajo, zato ni potrebe po mazanju. Ta vrsta ležaji lahko delujejo tudi v precej težkih pogojih, in sicer pri kriogenih temperaturah, ekstremnih pritiskih, visoke hitrosti in tako dalje. Hkrati magnetni ležaji kažejo visoko zanesljivost.
Radialno uležajeni rotor, ki je opremljen s feromagnetnimi ploščami, se drži v želenem položaju s pomočjo magnetnih polj, ki jih ustvarjajo elektromagneti, nameščeni na statorju. Delovanje aksialnih ležajev temelji na enakih principih. V tem primeru je nasproti elektromagnetov na rotorju disk, ki je nameščen pravokotno na os vrtenja. Položaj rotorja spremljajo indukcijski senzorji. Ti senzorji hitro zaznajo vsa odstopanja od nazivnega položaja, zaradi česar ustvarijo signale, ki nadzorujejo tokove v magnetih. Te manipulacije vam omogočajo, da držite rotor v želenem položaju.
Prednosti magnetnih ležajev nesporno: ne potrebujejo mazanja, ne ogrožajo okolju, porabijo malo energije in zaradi odsotnosti dotičnih in drgnjenih delov delujejo dolgo časa. Poleg tega imajo magnetni ležaji nizke ravni vibracij. Danes obstajajo modeli z vgrajenim sistemom za nadzor in nadzor stanja. Vklopljeno v tem trenutku Magnetni ležaji se uporabljajo predvsem v turbopolnilnikih in kompresorjih za zemeljski plin, vodik in zrak, v kriogenski tehnologiji, v hladilnih enotah, v turboekspanderjih, v vakuumski tehniki, v električnih generatorjih, v krmiljenju in merilna oprema, v visokohitrostnih polirnih, rezkalnih in brusilnih strojih.
Glavna pomanjkljivost magnetnih ležajev- odvisnost od magnetnih polj. Izginotje polja lahko privede do katastrofalne okvare sistema, zato se pogosto uporabljajo z varnostnimi ležaji. Običajno se uporabljajo kot kotalni ležaji, ki lahko prenesejo dve ali eno okvaro magnetnih modelov, po kateri je potrebna njihova takojšnja zamenjava. Tudi za magnetne ležaje, zajetne in kompleksni sistemi kontrole, ki znatno otežijo delovanje in popravilo ležaja. Na primer, za nadzor teh ležajev pogosto namestijo posebna omara upravljanje. Ta kabinet je krmilnik, ki komunicira z magnetnimi ležaji. Z njegovo pomočjo se elektromagnetom dovaja tok, ki uravnava položaj rotorja, zagotavlja njegovo brezkontaktno vrtenje in ohranja njegov stabilen položaj. Poleg tega se lahko med delovanjem magnetnih ležajev pojavi problem segrevanja navitja tega dela, ki se pojavi zaradi prehoda toka. Zato so včasih nameščeni dodatni hladilni sistemi z nekaterimi magnetnimi ležaji.
Eden največjih proizvajalcev magnetnih ležajev- podjetje S2M, ki je sodelovalo pri razvoju kompletne življenjski cikel magnetni ležaji kot tudi motorji s trajnimi magneti: od razvoja do zagona, proizvodnje in praktične rešitve. S2M si je vedno prizadeval vzdrževati inovativno politiko, usmerjeno v poenostavitev dizajnov ležajev za zmanjšanje stroškov. Poskušala je narediti magnetne modele bolj dostopne za širšo uporabo na industrijskem potrošniškem trgu. Podjetja, ki proizvajajo različne kompresorje in vakuumske črpalke, so sodelovala s S2M, predvsem za naftna in plinska industrija. Nekoč se je omrežje storitev S2M razširilo po vsem svetu. Njegove pisarne so bile v Rusiji, na Kitajskem, v Kanadi in na Japonskem. Leta 2007 je S2M kupila skupina SKF za petinpetdeset milijonov evrov. Danes magnetne ležaje z njihovo tehnologijo izdeluje proizvodni oddelek A&MC Magnetic Systems.
Kompaktni in stroškovno učinkoviti modularni sistemi, opremljeni z magnetnimi ležaji, se vse bolj uporabljajo v industriji. V primerjavi z običajnim tradicionalne tehnologije imajo številne prednosti. Zahvaljujoč miniaturiziranim inovativnim motornim/ležajnim sistemom je postala mogoča integracija takih sistemov v sodobne serijske izdelke. Danes se uporabljajo v visokotehnoloških industrijah (proizvodnja polprevodnikov). Nedavni izumi in razvoj na področju magnetnih ležajev so jasno usmerjeni k čim večji strukturni poenostavitvi tega izdelka. To je namenjeno zmanjšanju stroškov ležajev, zaradi česar so bolj dostopni širšemu industrijskemu trgu, ki očitno potrebuje takšne inovacije.
V različnih sodobnih elektromehanskih izdelkih in tehničnih izdelkih je magnetni ležaj glavni sestavni del, ki določa tehnično in ekonomske značilnosti in podaljša čas delovanja brez težav. V primerjavi s tradicionalnimi ležaji magnetni ležaji popolnoma odpravijo silo trenja med mirujočimi in gibljivimi deli. Prisotnost te lastnosti omogoča izvajanje povečanih hitrosti v dizajnih magnetni sistemi. Magnetni ležaji so izdelani iz visokotemperaturnih superprevodnih materialov, ki racionalno vplivajo na njihove lastnosti. Te lastnosti vključujejo znatno zmanjšanje stroškov za modeli modelov hladilni sistemi ipd pomemben parameter, kot dolgoročno vzdrževanje magnetnega ležaja v delovnem stanju.
Princip delovanja magnetnih obes
Načelo delovanja magnetnih vzmetenja temelji na uporabi proste levitacije, ki jo ustvarjajo magnetni in električna polja. Vrtljiva gred s pomočjo takih obes, brez uporabe fizičnega kontakta, v dobesedno obešen v močnem magnetnem polju. Njegovi relativni vrtljaji potekajo brez trenja in obrabe, medtem ko dosegajo najvišja zanesljivost. Temeljna komponenta magnetno vzmetenje je magnetni sistem. Njegov glavni namen je ustvariti magnetno polje želene oblike, ki zagotavlja zahtevane vlečne lastnosti delovno območje pri določenem krmilnem pomiku rotorja in togosti samega ležaja. Takšni parametri magnetnih ležajev so neposredno odvisni od zasnove magnetnega sistema, ki ga je treba razviti in izračunati na podlagi teža in velikost komponenta - drag kriogeni hladilni sistem. Česa so zmožna elektromagnetna polja magnetnih obes, je jasno razvidno iz delovanja otroške igrače Levitron. V praksi obstajajo devet vrst magnetnih in električnih vzmetenja, ki se razlikujejo po principu delovanja:
- magnetne in hidrodinamične suspenzije;
- vzmetenja delujejo naprej trajni magneti;
- aktivni magnetni ležaji;
- obešalniki za kondicioniranje;
- LC - resonančne vrste vzmetenja;
- indukcijski ležaji;
- diamagnetne vrste suspenzij;
- superprevodni ležaji;
- elektrostatične suspenzije.
Če testiramo vse te vrste vzmetenja glede na priljubljenost, potem so v trenutni realnosti vodilni položaj prevzeli aktivni magnetni ležaji (AMP). Po videzu predstavljajo sistem mehatronske naprave, v katerem se stabilno stanje rotorja doseže s prisotnimi silami magnetne privlačnosti. Te sile delujejo na rotor s strani elektromagnetov, električni tok v katerem ga konfigurira sistem avtomatsko krmiljenje na senzorske signale elektronske krmilne enote. Takšne krmilne enote lahko uporabljajo tradicionalni analogni ali bolj inovativen digitalni sistem za obdelavo signalov. Aktivni magnetni ležaji imajo odlične dinamične lastnosti, zanesljivost in visoka učinkovitost. Edinstvene lastnosti aktivni magnetni ležaji prispevajo k njihovi široki uporabi. AMP se učinkovito uporabljajo na primer v naslednji opremi:
- plinskoturbinske enote;
- visokohitrostni rotorski sistemi;
- elektromotorji;
- turboekspanderji;
- inercialne naprave za shranjevanje energije itd.
Medtem ko aktivni magnetni ležaji zahtevajo zunanji vir trenutna ter draga in zapletena nadzorna oprema. Trenutno razvijalci AMP izvajajo aktivno delo ustvariti pasivni tip magnetnih ležajev.
Ko govorimo o magnetnih ležajih ali brezkontaktnih vzmeteh, ne moremo opozoriti na njihove izjemne lastnosti: ni potrebno mazanje, ni drgnjenih delov, zato ni izgub zaradi trenja, izredno nizke ravni vibracij, visoka relativna hitrost, nizka poraba energije, samodejni sistem za nadzor in spremljanje stanja ležajev, sposobnost tesnjenja.
Vse te prednosti naredijo magnetne ležaje najboljše rešitve za številne aplikacije: za plinske turbine, za kriogeno opremo, v hitrih električnih generatorjih, za vakuumske naprave, za različne stroje in drugo opremo, vključno z visoko natančnostjo in visoko hitrostjo (približno 100.000 vrt / min), kjer je pomembna odsotnost mehanskih izgub, motenj in napak.
V osnovi se magnetni ležaji delijo na dve vrsti: pasivni in aktivni magnetni ležaji. Proizvajajo se pasivni magnetni ležaji, vendar ta pristop še zdaleč ni idealen, zato se uporablja zelo redko. Bolj prilagodljiv in širši tehnične zmogljivosti odprta z aktivnimi ležaji, v katerih se ustvarja magnetno polje izmenični tokovi v navitjih jeder.
Kako deluje brezkontaktni magnetni ležaj?
Delovanje aktivnega magnetnega vzmetenja oziroma ležaja temelji na principu elektromagnetne levitacije – levitacije z uporabo električnega in magnetnega polja. Tukaj se vrtenje gredi v ležaju pojavi brez fizičnega stika površin med seboj. Zaradi tega je mazanje popolnoma odpravljeno, mehanske obrabe pa kljub temu ni. To poveča zanesljivost in učinkovitost strojev.
Strokovnjaki opozarjajo tudi na pomen spremljanja položaja gredi rotorja. Senzorski sistem nenehno spremlja položaj gredi in pošilja signale avtomatskemu krmilnemu sistemu za natančno pozicioniranje s prilagajanjem pozicionirnega magnetnega polja statorja - privlačna sila na želeni strani gredi je močnejša ali oslabljena s prilagajanjem tok v navitja statorja aktivni ležaji.
Dva stožčasta aktivna ležaja ali dva radialna in en aksialni aktivni ležaji- omogočajo brezkontaktno obešanje rotorja dobesedno v zrak. Krmilni sistem kardanskega pogona deluje neprekinjeno in je lahko digitalen ali analogen. To zagotavlja visoko trdnost držanja, visoko nosilnost ter nastavljivo togost in blaženje udarcev. Ta tehnologija omogoča delovanje ležajev pri nizkih in visoke temperature, v vakuumu, pri visokih hitrostih in v pogojih povečanih zahtev glede sterilnosti.
Iz zgoraj navedenega je razvidno, da sta glavna dela aktivnega magnetnega sistema vzmetenja: magnetni ležaj in avtomatski sistem elektronski nadzor. Elektromagneti nenehno delujejo na rotor z različne strani, njihovo delovanje pa je podrejeno elektronski sistem nadzor.
Rotor radialnega magnetnega ležaja je opremljen s feromagnetnimi ploščami, na katere deluje zadrževalno magnetno polje iz statorskih tuljav, zaradi česar je rotor obešen v središču statorja, ne da bi se z njim dotaknil. Induktivni senzorji Vedno spremljajte položaj rotorja. Vsako odstopanje od pravilen položaj vodi do pojava signala, ki se pošlje krmilniku, tako da ta vrne rotor v želeni položaj. Radialna zračnost je lahko od 0,5 do 1 mm.
Magnetni potisni ležaj deluje na podoben način. Na gredi potisnega diska so pritrjeni elektromagneti v obliki obroča. Na statorju so nameščeni elektromagneti. Aksialni senzorji so nameščeni na koncih gredi.
Za zanesljivo držanje rotorja stroja med zaustavitvijo ali v trenutku okvare držalnega sistema se uporabljajo varnostni kroglični ležaji, ki so pritrjeni tako, da je razmik med njimi in gredjo enak polovici magnetnega. ležaj.
Sistem avtomatska regulacija se nahaja v omari in je odgovoren za pravilno modulacijo toka, ki poteka skozi elektromagnete v skladu s signali senzorjev položaja rotorja. Moč ojačevalnikov je povezana z največjo močjo elektromagnetov, velikostjo zračne reže in odzivnim časom sistema na spremembe položaja rotorja.
Zmogljivosti brezkontaktnih magnetnih ležajev
Največja možna hitrost vrtenja rotorja v radialnem magnetnem ležaju je omejena le z zmožnostjo feromagnetnih plošč rotorja, da se uprejo centrifugalni sili. Običajno je omejitev obodne hitrosti 200 m/s, medtem ko je za aksialne magnetne ležaje omejitev omejena z vzdržljivostjo potisne litine - 350 m/s pri običajnih materialih.
Odvisno je tudi od uporabljenih feromagnetov. največja obremenitev, ki jih lahko prenese ležaj ustreznega premera in dolžine ležajnega statorja. Za standardni materiali največji tlak je 0,9 N/cm2, kar je manj kot pri običajnih kontaktnih ležajih, vendar se lahko izguba obremenitve kompenzira z visoko obodno hitrostjo s povečanim premerom gredi.
Poraba energije aktivnega magnetnega ležaja ni zelo visoka. Največje izgube v ležaju nastanejo zaradi vrtinčnih tokov, vendar je to več desetkrat manj od energije, ki se izgubi pri uporabi običajnih ležajev v strojih. Sklopke, toplotne ovire in druge naprave so odpravljene, ležaji učinkovito delujejo v pogojih vakuuma, helija, kisika, morska voda itd. Temperaturno območje je od -253°C do +450°C.
Relativne pomanjkljivosti magnetnih ležajev
Medtem imajo magnetni ležaji tudi slabosti.
Najprej je tu potrebna uporaba pomožnih varnostnih valjčnih ležajev, ki prenesejo največ dve okvari, po kateri jih je potrebno zamenjati z novimi.
Drugič, zapletenost avtomatskega krmilnega sistema, ki bo v primeru okvare zahteval zapletena popravila.
Tretjič, temperatura navitja ležajnega statorja pri visoki tokovi poveča - navitja se segrejejo in potrebujejo osebno hlajenje, po možnosti tekoče.
Končno se izkaže, da je poraba materiala brezkontaktnega ležaja visoka, ker mora biti površina ležaja obsežna, da se ohrani zadostna magnetna sila - izkaže se, da je statorsko jedro ležaja veliko in težko. Plus pojav magnetne nasičenosti.
Toda kljub navideznim pomanjkljivostim se magnetni ležaji že pogosto uporabljajo, tudi v optični sistemi visoka natančnost in laserske instalacije. Tako ali drugače so se od sredine prejšnjega stoletja magnetni ležaji ves čas izboljševali.
po ogledu videoposnetkov določenih tovarišev, kot so ti
Odločil sem se in se bom prijavil na to temo. Po mojem mnenju je video precej nepismen, tako da je povsem mogoče žvižgati s stojnic.
Potem ko sem v glavi pregledal kup diagramov, pogledal princip vzmetenja v osrednjem delu v Beletskyjevem videu, razumel, kako deluje igrača Levitnon, sem prišel do preprostega diagrama. Jasno je, da morata biti na eni osi dve nosilni konici, sama konica je iz jekla, obroči pa so togo pritrjeni na osi. Namesto trdnih obročev je povsem mogoče postaviti ne zelo velike magnete v obliki prizme ali valja, ki se nahajajo po obodu. Načelo je enako kot v slavni igrači "Livitron". le namesto geroskopskega momenta, ki preprečuje prevrnitev vrha, uporabljamo »potisk« med nosilci, togo pritrjenimi na os.
Spodaj je video z igračo "Livitron"
in tukaj je diagram, ki ga predlagam. pravzaprav je to igrača v zgornjem videu, a kot sem že rekel, potrebuje nekaj, kar bi preprečilo, da bi se nosilna konica prevrnila. V zgornjem videu je uporabljen giroskopski moment, jaz uporabljam dve stojali in distančnik med njima.
Poskusimo utemeljiti delo tega dizajna, kot ga vidim:
magneti so odrinjeni, kar pomeni, da obstaja šibka točka - te konice morate stabilizirati vzdolž osi. tukaj sem uporabil naslednjo idejo: magnet poskuša potisniti konico v območje z najnižjo poljsko jakostjo, ker konica ima magnetizacijo nasprotno od obroča in sam magnet je obročaste oblike, kjer je dovolj velika površina ki se nahaja vzdolž osi, je napetost manjša kot na obrobju. tiste. Porazdelitev jakosti magnetnega polja po obliki spominja na kozarec - intenziteta je največja v steni, najmanjša pa na osi.
konico je treba stabilizirati vzdolž osi, hkrati pa jo potiskati iz obročastega magneta v območje z najmanjšo poljsko jakostjo. tiste. če sta na eni osi dve taki konici in so obročni magneti togo pritrjeni, bi morala os "zamrzniti".
izkazalo se je, da je energijsko najbolj ugodno biti v območju z nižjo poljsko jakostjo.
Ko sem brskal po internetu, sem našel podoben dizajn:
tudi tu se oblikuje cona z manjšo napetostjo, nahaja se tudi vzdolž osi med magneti, uporablja pa se tudi kot. Na splošno je ideologija zelo podobna, vendar če govorimo o kompaktnem ležaju, je zgornja možnost videti boljša, vendar zahteva posebno oblikovane magnete. tiste. Razlika med shemama je v tem, da nosilni del stisnem v cono z manjšo napetostjo, pri zgornji shemi pa že sama tvorba takšne cone zagotavlja lego na osi.
Da bo primerjava jasnejša, sem prerisal svoj diagram: 
so v bistvu zrcalne slike. Na splošno ideja ni nova - vse se vrtijo okoli iste stvari, sumim celo, da avtor zgornjega videa enostavno ni poiskal predlaganih rešitev 
tukaj je skoraj ena proti ena, če stožčasti zatiči niso trdni, ampak kompozitni - magnetno jedro + obročni magnet, potem boste dobili moje vezje. Rekel bi celo začetna neoptimizirana ideja - spodnja slika. samo zgornja slika deluje tako, da "pritegne" rotor, jaz pa sem sprva načrtoval "odboj" 
Za tiste, ki so posebej nadarjeni, želim opozoriti, da ta prekinitev ne krši Earnshawovega izreka (prepovedi). stvar je v tem govorimo o Ne gre za čisto magnetno vzmetenje, brez toge pritrditve centrov na osi, tj. ena os je togo pritrjena, nič ne bo delovalo. tiste. Gre za izbiro oporne točke in nič drugega.
pravzaprav, če pogledate video Beletskyja, lahko vidite, da je ponekod že uporabljena približno enaka konfiguracija polj, manjka le še končni dotik. stožčasto magnetno vezje porazdeli "odboj" vzdolž dveh osi, vendar je Earnshaw ukazal, da se tretja os pritrdi drugače, nisem trdil in jo pritrdil togo mehansko. Ne vem, zakaj Beletsky ni poskusil te možnosti. pravzaprav potrebuje dva "livitrona" - stojala so pritrjena na osi in povezana z vrhovi z bakreno cevjo.
Upoštevajte tudi, da lahko namesto magneta s polariteto, nasprotno magnetnemu nosilnemu obroču, uporabite konice iz katerega koli dovolj močnega diamegnetnega materiala. tiste. zamenjajte kombinacijo magneta + stožčastega magnetnega vezja preprosto s stožcem iz diamagnetnega materiala. fiksacija na osi bo bolj zanesljiva, vendar se diamagneti ne odlikujejo po močni interakciji in visokih poljskih jakostih in je potreben velik "volumen" tega polja, da bi to kakor koli uporabili. Ker je polje aksialno enakomerno glede na vrtilno os, med vrtenjem ne bo prišlo do sprememb v magnetnem polju, tj. tak ležaj ne ustvarja upora pri vrtenju.
Po logiki stvari bi moral ta princip veljati tudi za plazemsko suspenzijo - zakrpano “magnetno steklenico” (corktron), tako da počakajmo in bomo videli.
Zakaj sem tako prepričan v rezultat? no, saj ne more, da ne obstaja :) edino kar je možno je narediti magnetna jedra v obliki stožca in skodelice za bolj "trdo" konfiguracijo polja.
No, lahko najdete tudi video s podobnim vzmetenjem:
tukaj avtor ne uporablja nobenih magnetnih vezij in se osredotoča na iglo, kot je na splošno potrebno za razumevanje Earnshawovega izreka. vendar so obroči že togo pritrjeni na os, kar pomeni, da lahko os raztegnete med njimi, kar lahko enostavno dosežete s koničnimi magnetnimi jedri na magnetih na osi. tiste. Dokler ni predrto "dno" "magnetne skodelice", postaja magnetno vezje vse težje potisniti v obroč, ker magnetna prepustnost zraka je manjša od magnetne prepustnosti magnetnega vezja - zmanjšanje zračne reže bo povzročilo povečanje poljske jakosti. tiste. ena os je mehansko togo pritrjena - potem ne bo potrebna podpora na igli. tiste. glej prvo sliko.
P.S.
Tukaj sem našel. iz serije huda glava še ne izpusti rok - avtor je še vedno Beletsky - tam je zajebano, mama, ne skrbi - konfiguracija polja je precej zapletena, poleg tega ni enotna vzdolž osi vrtenja, tj. pri vrtenju bo prišlo do spremembe magnetne indukcije v osi z vsemi štrlečimi... bodi pozoren na kroglico v obročnem magnetu, na drugi strani pa je v obročnem magnetu valj. tiste. oseba je neumno uničila tukaj opisano načelo suspenzije.
No, ali spajkali vzmetenje na fotografiji, tj. paprike na sliki uporabljajo oporo za iglo, namesto igle pa je obesil kroglico - oh šajtan - uspelo je - kdo bi si mislil (spomnim se, da so mi dokazali, da nisem prav razumel Earnshawovega izreka), ampak obešanje dveh žog in uporaba samo dveh obročev očitno ni dovolj pametno. tiste. število magnetov v napravi v videoposnetku se zlahka zmanjša na 4, morda pa tudi na 3, tj. za konfiguracijo z valjem v enem obroču in kroglo v drugem se lahko šteje, da eksperimentalno dokazano deluje, glejte sliko prvotne ideje. tam sem uporabil dva simitična omejevalnika in valj + stožec, čeprav mislim, da stožec in del krogle od pola do premera delujeta enako.
zato je zapora sama videti takole - to je magnetno vezje (tj. železo, nikelj itd.) samo
nameščen je obročni magnet. odzivni del je enak, samo obratno :) in dva postanka v distančniku delata - tovariš 
Earnshaw je prepovedal delo na enem mestu.