Temassız manyetik yataklar: cihaz, yetenekler, avantajlar ve dezavantajlar
Manyetik yataklardan veya temassız süspansiyonlardan bahsetmişken, olağanüstü niteliklerini not etmekten kendimizi alamıyoruz: yağlama gerekmez, sürtünen parçalar yoktur, bu nedenle sürtünme kayıpları yoktur, son derece düşük titreşim seviyesi, yüksek bağıl hız, düşük enerji tüketimi, otomatik kontrol ve yatak izleme sistem, sızdırmazlık özelliği.
Tüm bu avantajlar, manyetik yatakları birçok uygulama için en iyi çözümler haline getirir: gaz türbinleri, kriyojenik teknoloji, yüksek hızlı elektrik jeneratörleri, vakum cihazları, çeşitli metal kesme makineleri ve yüksek hassasiyetli ve yüksek hızlı olanlar dahil diğer ekipmanlar için (yaklaşık 100.000 rpm ), burada mekanik kayıpların, bozulmaların ve hataların olmaması önemlidir.
Temel olarak, manyetik yataklar iki tipe ayrılır: pasif ve aktif manyetik yataklar. Pasif manyetik yataklar imal edilmiştir. kalıcı mıknatıslara dayalı, ancak bu yaklaşım ideal olmaktan uzaktır, bu nedenle nadiren kullanılır.Tel sargılardaki alternatif akımlar tarafından bir manyetik alanın yaratıldığı aktif yataklar ile daha esnek ve daha geniş teknik olanaklar açılır.
Temassız manyetik yatak nasıl çalışır?
Aktif bir manyetik süspansiyonun veya yatağın çalışması, elektromanyetik levitasyon - elektrik ve manyetik alanlar kullanılarak levitasyon prensibine dayanır. Burada milin yataktaki dönüşü, yüzeylerin birbiriyle fiziksel teması olmaksızın gerçekleşir. Bu nedenle yağlama tamamen ortadan kalkar ve mekanik aşınma hala yoktur. Bu, makinelerin güvenilirliğini ve verimliliğini artırır.
Uzmanlar ayrıca rotor milinin konumunu izlemenin önemine de dikkat çekiyor. Sensör sistemi, şaftın konumunu sürekli olarak izler ve statorun konumlandırma manyetik alanını ayarlayarak hassas konumlandırma için otomatik kontrol sistemine sinyaller sağlar - şaftın istenen tarafındaki çekim kuvveti, içindeki akımı ayarlayarak güçlendirilir veya zayıflatılır. aktif yatakların stator sargıları .
İki konik aktif yatak veya iki radyal ve bir eksenel aktif yatak, rotorun tam anlamıyla havada temas etmeden asılı kalmasına izin verir. Gimbal kontrol sistemi sürekli çalışır, dijital veya analog olabilir. Bu, yüksek tutma gücü, yüksek yük kapasitesi ve ayarlanabilir sertlik ve şok emilimi sağlar. Bu teknoloji, rulmanların düşük ve yüksek sıcaklıklarda, vakumda, yüksek hızlarda ve artan sterilite gereksinimleri koşullarında çalışmasına olanak tanır.
Aktif temassız manyetik yatak cihazı
Yukarıdakilerden, aktif manyetik süspansiyon sisteminin ana parçalarının: manyetik yatak ve otomatik elektronik kontrol sistemi olduğu açıktır. Elektromıknatıslar her zaman rotor üzerinde farklı yönlerden hareket eder ve eylemleri bir elektronik kontrol sistemine tabidir.
Radyal manyetik yataklı rotor, stator sargılarından gelen kalıcı bir manyetik alan tarafından etki edilen ferromanyetik plakalarla donatılmıştır ve bunun sonucunda rotor, statorun merkezinde ona dokunmadan asılı kalır. rotor her zaman Doğru konumdan herhangi bir sapma, rotoru istenen konuma döndürmek için kontrolöre gönderilen bir sinyalle sonuçlanır. Radyal boşluk 0,5 ile 1 mm arasında olabilir.
Bir manyetik destek yatağı da benzer şekilde çalışır. Halka şeklindeki elektromıknatıslar, çekiş diski miline takılıdır. Elektromıknatıslar stator üzerinde bulunur. Eksenel sensörler milin uçlarında bulunur.
Durdurma sırasında veya tutma sisteminin arızalanması sırasında makinenin rotorunu güvenilir bir şekilde tutmak için, mil ile aralarındaki boşluk manyetik yatağın yarısına eşit olacak şekilde sabitlenen bilyalı emniyet yatakları kullanılır. .
Otomatik kontrol sistemi kabin içinde bulunur ve rotor konum sensörlerinden gelen sinyallere göre elektromıknatıslardan geçen akımın doğru modülasyonundan sorumludur. Amplifikatörlerin gücü, elektromıknatısların maksimum gücü, hava boşluğunun boyutu ve sistemin rotor pozisyonundaki bir değişikliğe tepki süresi ile ilgilidir.
Temassız manyetik yataklar için olanaklar
Bir radyal manyetik yataktaki olası maksimum rotor hızı, yalnızca ferromanyetik rotor plakalarının merkezkaç kuvvetine direnme yeteneği ile sınırlıdır. Genellikle çevresel hız sınırı 200 m / s'dir, eksenel manyetik yataklar için sınır, sıradan malzemelerle 350 m / s olan durdurucunun dökme çeliğinin direnci ile sınırlıdır.
Uygulanan ferromıknatıslar, ilgili yatak stator çapı ve uzunluğu ile bir yatağın dayanabileceği maksimum yükü de belirler. Standart malzemeler için maksimum basınç 0,9 N / cm2'dir, bu geleneksel temaslı yataklardan daha düşüktür, ancak yük kaybı, artan mil çapına sahip yüksek çevresel hız ile telafi edilebilir.
Aktif manyetik yatağın güç tüketimi çok yüksek değildir. Rulmandaki en büyük kayıplar girdap akımlarından kaynaklanır, ancak bu, makinelerde geleneksel rulmanlar kullanıldığında kaybedilen enerjiden on kat daha azdır. Kaplinler, termal bariyerler ve diğer cihazlar hariç, rulmanlar vakum, helyum, oksijen, deniz suyu ve daha fazlasında etkin bir şekilde çalışır. Sıcaklık aralığı -253°C ile +450°C arasındadır.
Manyetik yatakların göreli dezavantajları
Bu arada, manyetik yatakların da dezavantajları vardır.
Her şeyden önce, maksimum iki arızaya dayanabilen yardımcı emniyet makaralı yatakların kullanılması ve ardından yenileriyle değiştirilmeleri gerekir.
İkincisi, başarısız olursa karmaşık onarımlar gerektirecek olan otomatik kontrol sisteminin karmaşıklığı.
Üçüncüsü, yatak stator sargısının sıcaklığı yüksek akımlarda yükselir - sargılar ısınır ve kendi soğutmalarına, tercihen sıvı soğutmaya ihtiyaçları vardır.
Son olarak, temassız bir yatağın malzeme tüketimi yüksektir, çünkü yeterli manyetik kuvveti desteklemek için yatak yüzeyinin geniş olması gerekir; yatağın stator çekirdeği büyük ve ağırdır. Artı manyetik doygunluk olgusu.
Ancak bariz dezavantajlarına rağmen, manyetik yataklar artık yüksek hassasiyetli optik sistemler ve lazer kurulumları da dahil olmak üzere yaygın olarak kullanılmaktadır. Öyle ya da böyle, geçen yüzyılın ortasından beri manyetik yataklar her zaman gelişiyor.