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 napetosti magnetno polje Oblika spominja na kozarec - napetost je največja v steni in najmanjša 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.
PREDGOVOR
Glavni element mnogih strojev je rotor, ki se vrti v ležajih. Povečanje hitrosti vrtenja in moči rotacijskih strojev ob hkratni težnji k zmanjševanju mase in skupnih dimenzij postavlja problem povečanja trajnosti ležajnih enot kot prednostno nalogo. Še več, na številnih področjih sodobna tehnologija potrebni so ležaji, ki lahko zanesljivo delujejo v ekstremne razmere: v vakuumu, pri visokih in nizke temperature, ultra čiste tehnologije, v agresivna okolja itd. Izdelava takšnih ležajev je tudi pereč tehnični problem.
Rešitev teh težav je mogoče doseči z izboljšavo tradicionalnih kotalnih in drsnih ležajev. in ustvarjanje netradicionalnih ležajev, ki uporabljajo različne fizikalne principe delovanja.
Tradicionalni kotalni in drsni ležaji (tekočina in plin) so zdaj dosegli visoko tehnično raven. Vendar pa narava procesov, ki se v njih pojavljajo, omejuje in včasih popolnoma onemogoča uporabo teh ležajev za doseganje zgornjih ciljev. Tako so bistvene pomanjkljivosti kotalnih ležajev prisotnost mehanskega stika med gibljivimi in mirujočimi deli ter potreba po mazanju dirkalnih poti. V drsnih ležajih ni mehanskega kontakta, ampak sistem periodičnega mazivo ustvariti mazalno plast in zapreti to plast. Očitno je, da izboljšanje tesnilnih enot lahko le zmanjša, ne pa popolnoma odpravi medsebojnega prodiranja maziva in zunanje okolje.
Ležaji, ki uporabljajo magnetne in električna polja. Med njimi so največji praktični interes aktivni magnetni ležaji (AMP). Delo AMS temelji na dobro znanem principu aktivnega magnetnega vzmetenja feromagnetnega telesa: stabilizacijo telesa v danem položaju določajo sile magnetne privlačnosti, ki delujejo na telo iz nadzorovanih elektromagnetov. Tokovi v navitjih elektromagnetov se oblikujejo s pomočjo sistema avtomatsko krmiljenje, sestavljen iz senzorjev gibanja telesa, elektronskega krmilnika in ojačevalnikov moči, ki jih poganja zunanji vir električna energija.
Prvi primeri praktično uporabo Aktivne magnetne suspenzije v merilnih instrumentih segajo v 40. leta 20. stoletja. Povezani so z imeni D. Beamsa in D. Hriesingerja (ZDA) ter O. G. Katsnelsona in A. S. Edelsteina (ZSSR). Prvi aktivni magnetni ležaj je leta 1960 predlagal in eksperimentalno raziskal R. Sixsmith (ZDA). Široko praktična uporaba AMS pri nas in v tujini se je začela v zgodnjih 70. letih 20. stoletja.
Zaradi odsotnosti mehanskega stika in potrebe po mazanju v AMP so zelo obetavni na številnih področjih tehnologije. To so predvsem: turbine in črpalke v vakuumski in kriogeni tehniki; stroji za ultra čiste tehnologije in za delo v agresivnih okoljih; stroji in instrumenti za jedrske in vesoljske instalacije; horoskopi; inercialne naprave za shranjevanje energije; ter izdelki za splošno strojegradnjo in instrumentarstvo - brusilna in rezkalna visokohitrostna vretena, tekstilni stroji. centrifuge, turbine, balansirni stroji, vibracijska stojala, roboti, natančnost merilni instrumenti itd.
Kljub tem uspehom pa se AMJI izvajajo veliko počasneje, kot je bilo pričakovano po napovedih iz zgodnjih sedemdesetih let. Prvič, to je razloženo s počasnim sprejemanjem inovacij v industriji, vključno z AMP. Da bi bili povpraševani po AMP-jih, je treba, tako kot vsako novost, popularizirati.
Na žalost je v času pisanja teh vrstic aktivnim magnetnim ležajem posvečena le ena knjiga: G. Schweitzer. N. Bleulerand A. Traxler “Active magnetic bearings”, ETH Zurich, 1994, 244 str., objavljeno v angleščini in nemščini. Po obsegu majhna, ta knjiga je namenjena predvsem bralcu, ki dela prve korake pri razumevanju težav, ki se pojavijo pri ustvarjanju AMP. Avtorji postavljajo zelo skromne zahteve glede bralčevega inženirskega in matematičnega znanja, zato razporedijo glavne ideje in koncepte v tako premišljeno zaporedje, da začetniku omogoča, da z lahkoto doseže hitrost in konceptualno obvlada novo področje. Nedvomno je ta knjiga opazen fenomen, njene popularizacijske vloge pa je težko preceniti.
Bralec se lahko vpraša, ali je bilo vredno napisati pravo monografijo in se ne omejiti na prevod zgoraj navedene knjige v ruski jezik. Prvič, od leta 1992 so me povabili, da predavam o AMS na ruskih univerzah. Finska in Švedska. Iz teh predavanj je zrasla knjiga. Drugič, veliko mojih kolegov je izrazilo željo, da bi prejeli knjigo o LMP, napisano za razvijalce strojev z AMP. Tretjič, spoznal sem tudi, da mnogi inženirji, ki niso specializirani za področje AMP, potrebujejo knjigo, ki raziskuje tak nadzorni objekt, kot je elektromagnet.
Namen te knjige je opremiti inženirje s tehnikami matematično modeliranje, sintezo in analizo AMP in s tem prispevati k vzbujanju zanimanja za to novo področje tehnologije. Ne dvomim, da bo knjiga uporabna tudi študentom številnih tehničnih smeri, predvsem pri izvajanju predmetov in diplomskega oblikovanja. Pri pisanju knjige sem se oprl na 20-letne izkušnje na področju AMP kot znanstveni vodja raziskovalnega laboratorija za magnetne nosilce na Pskovskem politehničnem inštitutu Sankt Peterburga. tehnična univerza.
Knjiga vsebuje 10 poglavij. Poglavje 1 daje kratek opis vsi možne vrste elektromagnetne suspenzije, katerih namen je širjenje bralčevih obzorij. Poglavje 2, namenjeno uporabnikom AMP, bralca seznani s tehnologijo aktivnih magnetnih ležajev – zgodovino razvoja, zasnovami, karakteristikami, razvojnimi težavami in več primeri praktičnih aplikacij. Poglavji 3 in 4 podajata metodologijo za izračun ležajnih magnetnih vezij. Elektromagnet kot objekt krmiljenja je obravnavan v 5. poglavju. V 6. poglavju so rešeni problemi sinteze krmilnika in analize dinamike enomočnega magnetnega vzmetenja. To je poglavje o tem, kako upravljati gimbal in kaj vam lahko prepreči doseganje zahtevanih dinamičnih lastnosti. Osrednje mesto zavzema 7. poglavje, ki obravnava problematiko krmiljenja vzmetenja togega rotorja s petimi prostostnimi stopnjami, obravnava interakcijo vzmetenja in pogonskega motorja, dotika pa se tudi problematike izdelave neosportnih rotorjev. električni stroji. Vpliv elastičnih upogibnih deformacij rotorja na dinamiko kardana je obravnavan v 8. poglavju. 9. poglavje je posvečeno digitalnemu krmiljenju kardana. Zadnje 10. poglavje preučuje številne dinamične vidike, povezane z implementacijo rotorskih obešalnikov v AMP.
Kar zadeva seznam referenc na koncu knjige, nisem poskušal vključiti vseh zgodovinsko pomembnih člankov o AMP in se opravičujem tistim raziskovalcem, katerih prispevki na tem področju niso omenjeni.
Ker je nabor zadev zelo širok, se je izkazalo, da je nemogoče vzdrževati en sistem simboli skozi celotno knjigo. Vendar pa vsako poglavje uporablja dosleden zapis.
Hvaležna sem svojima učiteljema, profesorjema Davidu Rakhmilevichu Merknu in Anatoliju Saulovnchu Kelzonu - veliko sta prispevala k nastanku te knjige. Rad bi se zahvalil kolegom v laboratoriju za magnetne nosilce in univerzi, še posebej Fedorju Georgijeviču Kočevinu in Mihailu Vadimoviču Afanasjevu. Valentin Vasiljevič Andreen, Sergej Vladimirovič Smirnov, Sergej Gennadievič Stebikhov in Igor Ivanovič Morozov, s pomočjo katerih je bilo ustvarjenih veliko strojev z AMP. Koristni so mi bili tudi pogovori in skupno delo s profesorjem Kamilom Shamsuddnovičem Khodzhaenom in izrednimi profesorji Vladimirjem Aleksandrovičem Andrejevim, Valerijem Georgijevičem Bogovim in Vjačeslavom Grigorijevičem Matsevičem. Rad bi se tudi zahvalil za prispevek podiplomskih študentov in podiplomskih študentov, ki so z menoj z velikim navdušenjem delali na področju AMP - to so Grigorij Mihajlovič Kraizman, Nikolaj Vadimovič Khmylko, Arkadij Grigorijevič Hrostitski, Nikolaj Mihajlovič Iljin, Aleksander Mihajlovič Vetlntsyn in Pavel Vasiljevič Kiselev. Posebej velja omeniti tehnično pomoč pri pripravi rokopisa za objavo Elene Vladimirovne Žuravljeve in Andreja Semenoviča Leontjeva.
Rad bi se zahvalil Pskovskemu inženirskemu podjetju in Pskovskemu politehničnemu inštitutu za pomoč pri financiranju izdaje knjige.
Magnetni ležaj, tako kot drugi mehanizmi ležajne skupine, služi kot podpora za vrtljivo gred. Toda za razliko od običajnih kotalnih in drsnih ležajev je povezava z gredjo mehansko brezkontaktna, to pomeni, da se uporablja princip levitacije.
Razvrstitev in princip delovanja
Z uporabo principa levitacije vrteča se gred dobesedno lebdi v močnem magnetnem polju. Kompleksni sistem senzorjev vam omogoča nadzor gibanja gredi in usklajevanje delovanja magnetne instalacije, ki nenehno spremlja stanje sistema in dovaja potrebne krmilne signale, spreminjajoč silo privlačnosti na eno ali drugo stran.
Magnetni ležaji so razdeljeni v dve veliki skupini - aktivne in pasivne. Več podrobnosti o zasnovi posamezne vrste ležaja spodaj.
- Aktivni magnetni ležaji.
1, 3 – napajalne tuljave; 2 - gred Obstajajo radialni in potisni mehanizmi (glede na vrsto obremenitve, ki jo zaznavajo), vendar je njihov princip delovanja enak. Uporablja se poseben rotor (običajna gred ne bo delovala), modificiran s feromagnetnimi bloki. Ta rotor "visi" v magnetnem polju, ki ga ustvarjajo elektromagnetne tuljave, ki se nahajajo na statorju, to je okoli gredi za 360 stopinj, in tvorijo obroč.
Med rotorjem in statorjem se oblikuje zračna reža, ki omogoča vrtenje delov z minimalnim trenjem.
Prikazani mehanizem je krmiljen s posebnim elektronskim sistemom, ki s pomočjo senzorjev nenehno spremlja položaj rotorja glede na tuljave in ob najmanjšem premiku dovaja krmilni tok v ustrezno tuljavo. To omogoča, da rotor ostane v istem položaju.
Izračun tovrstnih sistemov si lahko podrobneje ogledate v priloženi dokumentaciji.
- Pasivni magnetni ležaji.
Spodnji diagram v grobem prikazuje princip delovanja pasivnih mehanskih obes.
Rotor je opremljen s trajnim magnetom na enak način kot stator, ki se nahaja v obroču okoli rotorja. Istoimenski poli se nahajajo drug poleg drugega v radialni smeri, kar ustvarja učinek levitacije gredi. Takšen sistem lahko celo sestavite z lastnimi rokami.
PrednostiSeveda je glavna prednost odsotnost mehanske interakcije med vrtljivim rotorjem in statorjem (obročem). Iz tega sledi, da so takšni ležaji zelo trpežni, to je, da imajo povečano odpornost proti obrabi. Prav tako zasnova mehanizma omogoča uporabo v agresivnih okoljih - visoke/nizke temperature, agresivni zračni pogoji. Zato vsak najde MP večjo uporabo
v vesoljski industriji.
Napake Na žalost ima tudi sistem veliko število- Težave z nadzorom aktivnih gimbalov. Potreben je zapleten, drag elektronski sistem za krmiljenje kardanskega položaja. Njegova uporaba je lahko upravičena le v "dragih" panogah - vesoljski in vojaški.
- Potreba po uporabi varnostnih ležajev. Nenaden izpad električne energije ali okvara magnetne tuljave lahko povzroči katastrofalne posledice za celotno mehanski sistem. Zato se za zavarovanje skupaj z magnetnimi uporabljajo tudi mehanski ležaji. Če glavni odpovejo, bodo lahko prevzeli obremenitev in se izognili resni poškodbi.
- Ogrevanje navitij tuljave. Zaradi prehajanja toka, ki ustvarja magnetno polje, se navitje tuljav segreje, kar je pogosto neugoden dejavnik. Zato je nujna uporaba posebnih hladilnih agregatov, kar dodatno podraži uporabo kardana.
Aplikacije
Sposobnost delovanja pri kateri koli temperaturi, v pogojih vakuuma in pomanjkanja mazanja omogoča uporabo suspenzij v vesoljski industriji in v obdelovalnih strojih industrije rafiniranja nafte. Svojo uporabo so našli tudi v plinskih centrifugah za bogatenje urana. Tudi različne elektrarne uporabljajo maglev v svojih proizvodnih obratih.
Spodaj je nekaj zanimivi videi na temo.
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 z trajni 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.
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 poraba materiala brezkontaktni ležaj se izkaže za visoko, ker mora biti površina ležaja obsežna, da ohrani zadostno magnetno silo - izkaže se, da je jedro ležajnega statorja 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.