Nekontaktiniai magnetiniai guoliai: įrenginys, galimybės, privalumai ir trūkumai

Kalbant apie magnetinius guolius ar bekontakčius pakabas, negalima nepažymėti puikių jų savybių: nereikia tepti, nesitrina dalių, todėl nėra trinties nuostolių, itin žemas vibracijos lygis, didelis santykinis greitis, mažos energijos sąnaudos, automatinis valdymas ir guolių stebėjimas. sistema, sandarinimo galimybė.

Dėl visų šių privalumų magnetiniai guoliai yra geriausi sprendimai daugeliui pritaikymų: dujų turbinoms, kriogeninėms technologijoms, greitaeigiams elektros generatoriams, vakuuminiams įrenginiams, įvairioms metalo pjovimo staklėms ir kitai įrangai, įskaitant didelio tikslumo ir greitaeigius (apie 100 000 aps./min.), kur svarbu, kad nebūtų mechaninių nuostolių, trikdžių ir klaidų.

Iš esmės magnetiniai guoliai skirstomi į du tipus: pasyvius ir aktyvius magnetinius guolius. Gaminami pasyvūs magnetiniai guoliai remiantis nuolatiniais magnetais, tačiau šis metodas toli gražu nėra idealus, todėl naudojamas retai.Lankstesnes ir platesnes technines galimybes atveria aktyvūs guoliai, kuriuose laidų apvijose kintamosios srovės sukuriamas magnetinis laukas.

Kaip veikia bekontaktis magnetinis guolis

Aktyvios magnetinės pakabos arba guolio veikimas grindžiamas elektromagnetinės levitacijos principu – levitacija naudojant elektrinius ir magnetinius laukus. Čia veleno sukimasis guolyje vyksta be fizinio paviršių sąlyčio vienas su kitu. Dėl šios priežasties tepimas yra visiškai pašalintas, o mechaninis nusidėvėjimas vis dar nėra. Tai padidina mašinų patikimumą ir efektyvumą.

Ekspertai taip pat atkreipia dėmesį į rotoriaus veleno padėties stebėjimo svarbą. Jutiklių sistema nuolat stebi veleno padėtį ir, reguliuodama statoriaus padėties nustatymo magnetinį lauką, teikia signalus automatinei valdymo sistemai tiksliam padėties nustatymui – traukos jėga norimoje veleno pusėje sustiprinama arba susilpninama reguliuojant srovę aktyviųjų guolių statoriaus apvijos .

Du kūginiai aktyvūs guoliai arba du radialiniai ir vienas ašinis aktyvusis guolis leidžia pakabinti rotorių be kontakto tiesiogine prasme ore. Kardaninio valdymo sistema veikia nuolat, ji gali būti skaitmeninė arba analoginė. Tai užtikrina aukštą sulaikymo stiprumą, didelę apkrovą ir reguliuojamą standumą bei amortizaciją. Ši technologija leidžia guoliams dirbti žemoje ir aukštoje temperatūroje, vakuume, dideliu greičiu ir padidintų sterilumo reikalavimų sąlygomis.

Aktyvus nekontaktinis magnetinis guolių įtaisas

Iš to, kas išdėstyta aukščiau, aišku, kad pagrindinės aktyviosios magnetinės pakabos sistemos dalys yra: magnetinis guolis ir automatinė elektroninė valdymo sistema. Elektromagnetai visą laiką veikia rotorių iš skirtingų pusių ir jų veikimas yra pavaldus elektroninei valdymo sistemai.

Radialinio magnetinio guolio rotorius turi feromagnetines plokšteles, kurias veikia sulaikantis magnetinis laukas iš statoriaus apvijų, dėl ko rotorius pakabinamas statoriaus centre jo neliečiant.Indukciniai jutikliai stebi statoriaus padėtį. rotorius visą laiką. Bet koks nukrypimas nuo teisingos padėties sukelia signalą, kuris siunčiamas į valdiklį, kad sugrąžintų rotorių į norimą padėtį. Radialinis tarpas gali būti nuo 0,5 iki 1 mm.

Magnetinis atraminis guolis veikia panašiai. Prie traukos disko veleno pritvirtinti žiedo formos elektromagnetai. Elektromagnetai yra ant statoriaus. Ašiniai jutikliai yra veleno galuose.

Norint patikimai išlaikyti mašinos rotorių jam sustojus arba sugedus sulaikymo sistemai, naudojami apsauginiai rutuliniai guoliai, kurie tvirtinami taip, kad tarpas tarp jų ir veleno būtų lygus pusei magnetinio guolio. .

Automatinė valdymo sistema yra spintelėje ir yra atsakinga už teisingą srovės, tekančios per elektromagnetus, moduliavimą pagal rotoriaus padėties jutiklių signalus. Stiprintuvų galia yra susijusi su maksimaliu elektromagnetų stiprumu, oro tarpo dydžiu ir sistemos reakcijos į rotoriaus padėties pasikeitimą trukme.

Nekontaktinių magnetinių guolių galimybės

Didžiausią galimą rotoriaus greitį radialiniame magnetiniame guolyje riboja tik feromagnetinio rotoriaus plokščių gebėjimas atsispirti išcentrinei jėgai. Paprastai periferinio greičio riba yra 200 m / s, o ašiniams magnetiniams guoliams ribą riboja stabdiklio lietojo plieno atsparumas - 350 m / s su įprastomis medžiagomis.

Naudojami feromagnetai taip pat nustato didžiausią apkrovą, kurią gali atlaikyti guolis, esant atitinkamam guolio statoriaus skersmeniui ir ilgiui. Standartinėms medžiagoms maksimalus slėgis yra 0,9 N / cm2, tai yra mažesnis nei įprastų kontaktinių guolių, tačiau apkrovos nuostolius galima kompensuoti dideliu periferiniu greičiu ir padidintu veleno skersmeniu.

Aktyvaus magnetinio guolio energijos suvartojimas nėra labai didelis. Didžiausi guolio nuostoliai yra dėl sūkurinių srovių, tačiau tai yra dešimt kartų mažiau nei energija, kuri prarandama naudojant įprastus guolius mašinose. Išskyrus movas, šilumines kliūtis ir kitus įtaisus, guoliai efektyviai veikia vakuume, helio, deguonies, jūros vandenyje ir kt. Temperatūros diapazonas yra nuo -253 ° C iki + 450 ° C.

Santykiniai magnetinių guolių trūkumai

Tuo tarpu magnetiniai guoliai turi ir trūkumų.

Visų pirma, reikia naudoti pagalbinius apsauginius riedėjimo guolius, kurie gali atlaikyti daugiausiai du gedimus, po kurių juos reikia pakeisti naujais.

Antra, automatinės valdymo sistemos sudėtingumas, kuriam sugedus reikės sudėtingo remonto.

Trečia, esant didelėms srovėms, pakyla guolio statoriaus apvijos temperatūra – apvijos įkaista ir joms reikia savo aušinimo, geriausia aušinimo skysčiu.

Galiausiai, bekontakčio guolio medžiagos sąnaudos yra didelės, nes guolio paviršius turi būti didelis, kad išlaikytų pakankamą magnetinę jėgą – guolio statoriaus šerdis yra didelė ir sunki. Plius magnetinio prisotinimo reiškinys.

Tačiau nepaisant akivaizdžių trūkumų, magnetiniai guoliai dabar yra plačiai naudojami, įskaitant didelio tikslumo optines sistemas ir lazerinius įrenginius. Vienaip ar kitaip, nuo praėjusio amžiaus vidurio magnetiniai guoliai nuolat tobulėjo.