Новая магнітна опора великої вантажопідйомності

Новая магнітна опора великий грузоподъемности

Нурбей Гулиа Магнитные опори відомі досить що й призначені для розвантаження фіксують підшипників при підвішуванні важких, а вони часто й швидко обертових деталей — маховиків, роторів, турбін і т.д.

Согласно теоремі Ирншоу, здійснити повністю безконтактний подвес у магнітному полі постійних магнітів неможливо, за умови що там відсутні диамагнетики. Та останній випадок обмежує масу подвешиваемых деталей зазвичай грамами, і для підвішування масивних деталей з допомогою економічних постійних магнітів потрібні здатні фіксувати підшипники, зберігають становище деталі в отцентрованном состоянии.

В техніці застосовуються магнітні опори, працівники принципі тяжіння; їхня цілющість хитливо навіть із вертикальної осі, і деталь або падає вниз, або потрапляє вгору, притискаючись горішнього магніту. І тут потрібні здатні фіксувати підшипники, зазвичай малих ж розмірів та вантажопідйомності, як радіальні, предохраняющие від радіальних зсувів, а й уперті, предохраняющие від осьових перемещений.

Существуют і магнітні опори, працівники принципі відштовхування. Таким необхідні, в принципі, лише радіальні здатні фіксувати підшипники, позаяк у осьовому напрямі деталь «вивішується» сама на відповідної висоті. Проте, через те, що зазвичай деталь позбавляють у тому незакрепленном стані, тут також потрібна фіксація в осьовому напрямі. На графіці мал.1 крива 1 характеризує силу Р існуючої магнітної опори тяжіння чи відштовхування, діючу вздовж вертикальної осі залежно від зазору між магнітами l.

.

Рис. 1. Залежність сили тяжіння чи відштовхування P магнітної опори залежно від зазору між магнітами l.

Если, наприклад, гравітація деталі дорівнює Pnom, то зазор встановлюється рівним lnom. Та оскільки точно встановити зазор не можна через осьового люфту радіальних підшипників, теплових переміщень, неточностей монтажу тощо., що існує деяка зона розкиду зазору (lmax…lmin) і взагалі відповідає зона розкиду сили магнітів (Рmах…Pmin). Через крутизни характеристики Р (l), сила (Рmах…Pmin) може становити великих значень, порівнянних з силою тяжкості деталі Pnom, вона діє на здатні фіксувати підшипники малої вантажопідйомності. Робити якими підшипники великої вантажопідйомності нераціонально через великі втрат надходжень у них, а робити їх радиально-упорными чи упертими не можна. При малих осьових силах, їх нагружающих, а тим паче зовсім без навантаження, тіла качения (кульки) будуть проворачиваться гироскопическими силами і швидко вийдуть з ладу. Про це ж добре відомо фахівців із підшипникам качения. Усе це обмежує застосування звичайних магнітний опор.

Новая система магнітного підвісу, патентуемая нині, складається з «батарей» кільцеподібних магнітів невеликого діаметра, з чередующимися зонами тяжіння і відштовхування, причому верхній і нижній крайні магніти магнитно-замкнуты через магнитопровод. Виходить магнітна система, у якій магнітне полі мало виходить назовні, а повністю використовується підвищення вантажопідйомності. Тож у такий магнітної опорі досягається рекордна величина відносини вантажопідйомності до масі магнітів. Для описуваної конструкції з магнітами з сплаву «неодим-железо-бор» середнього якості, ця величина сягає 300 і більше, що дуже багато системі великий вантажопідйомності - понад 15кН. До того ж діаметр магнітів невеликий, що збільшує швидкісні можливості магнітної опори зменшує струми Фуко. Але головне, у такому магнітної опорі вертикальна сила на деякому зазорі lhor практично постійна (крива горизонтальна), було підтверджено испытаниями.

На мал.1 крива 2 зображує залежність Р (l) для нової конструкції магнітного підшипника. Конкретно для виготовленої конструкції Pnom=15,5кН (1,55 тонни), а величина зазору, у якому вантажопідйомність постійна — lhor=0,6 мм. У реальної конструкції зазор між фіксують підшипниками обраний 0,4 мм для теплової компенсації, і вона значно перекривається значенням lhor. Це дозволяє мало навантажувати якими підшипники осевыми силами, підвищуючи їх довговічність і знижуючи опір обертанню (рис.2).

.

Рис. 2. Залежність вантажопідйомності магнітного підшипника P від величини зазору ?

Магнитный підшипник нової виборчої системи виготовлений російської фірмою «Магніти і магнітні технології» у Москві за замовлення німецької енергетичної фірми SEEBa. Автор винаходи — професор, доктор наук Н. В. Гулиа (Москва).

.

Рис. 3. Загальний вид магнітної опоры.

1. Усі розміри для довідки. 2. Грузоподъёмность опори (осьове зусилля) — 1500 кг ±5%.

На кресленні (рис.3) наведено загальний вигляд конструкції з габаритними і присоединительными розмірами. На фото рис. 4 представлений загальний вигляд описаної магнітної опертя стенді. У частині устрою видно рідинне ущільнення діаметром 60 і довжиною 160 мм щодо можливості створення вакууму в корпусі, де обертатиметься подвешиваемая деталь. Це робиться мінімізації втрат на обертання деталей з високої кутовий швидкістю, наприклад, маховиків накопичувачів энергии.

Конструкция випробувалася на частоту обертання до 4500об/мин; на див. мал.5 представлений графік зміни моменту втрат на струми Фуко Tf залежно від частоти обертання nоб/мин. Втрати в фіксують підшипниках Тl цієї системи дуже малі й практично можуть враховуватися. Неважко порахувати, що втрати потужності на струми Фуко за максимальної для маховика нагромаджувача енергії частоті обертання 3600об/мин становить 132ватта, а фіксують підшипниках — 38ватт, що дуже немного.

.

Рис. 5. Залежність втрат на струми Фуко Tf від частоти обертання n.

Конечно ж, залишаються незахищеними і вентиляційні чи аеродинамічні втрати, і вони залежить від конфігурації обертовою деталі, її частота обертання і підвищення рівня вакууму; ці втрати можуть бути досить точно вычислены.

Следует помітити, що фирма-изготовитель магнітної опори не спеціалізується на магнітах із високим рівномірністю магнітного поля. Установка таких магнітів, які мають більшою вартістю, дозволила б істотно зменшити і так невеликі втрати на струми Фуко.

Магнитные опори дуже перспективні для техніки майбутнього. Ми вважаємо, що першочергова область їх застосування в маховичных нагромаджувачах енергії високої енергоємності і частоти вращения.

Список литературы

Для підготовки даної праці були використані матеріали із російського сайту internet.