Нова
магнітна опора великої вантажопідйомності
Нурбей Гуліа
Магнітні опори
відомі досить давно і призначені для розвантаження фіксують підшипників
при підвішуванні важких, а часто і швидко обертових деталей - маховиків,
роторів, турбін і т.д.
Згідно
теоремі Ірншоу, здійснити повністю безконтактний підвіс в магнітному полі
постійних магнітів неможливо, якщо тільки там не присутні Діамагнетик.
Але останній випадок обмежує масу підвішуються деталей звичайно грамами, і
для підвішування масивних деталей за допомогою економічних постійних магнітів
потрібні фіксують підшипники, що зберігають положення деталі в отцентрованном
стані.
У техніці
застосовуються магнітні опори, що працюють на принципі тяжіння; їх дію
нестійкий навіть по вертикальній осі, і деталь або падає вниз, або
спрямовується вгору, припадаючи до верхнього магніту. У цьому випадку потрібні
фіксують підшипники, зазвичай малих розмірів і вантажопідйомності, не тільки
радіальні, що оберігають від радіальних зміщень, але і наполегливі, що оберігають
від осьових переміщень.
Існують і
магнітні опори, що працюють на принципі відштовхування. Таким необхідні, в
принципі, тільки радіальні фіксують підшипники, так як в осьовому
напрямку деталь «вивішується» сама на відповідній висоті. Однак, зважаючи на
того, що зазвичай деталь не залишають у такому незакріпленим стані, тут
також необхідна фіксація в осьовому напрямку. На графіку рис.1 крива 1
характеризує силу Р існуючої магнітної опори тяжіння або відштовхування,
діючу вздовж вертикальної осі в залежності від зазору між магнітами l.
Рис. 1.
Залежність сили тяжіння або відштовхування P магнітної опори в залежності від
зазору між магнітами l
Якщо, наприклад,
сила тяжіння деталі дорівнює Pnom, то зазор установлюється рівним lnom.
Але так як точно встановити зазор не можна через осьового люфту радіальних
підшипників, теплових переміщень, неточностей монтажу і т д., то існує
деяка зона розкиду зазору (lmax. .. lmin) і їй
відповідає зона розкиду сили магнітів (Рmах. .. Pmin).
Зважаючи на крутизни характеристики Р (l), сила (Рmах. .. Pmin)
може досягати великих значень, порівнянних з силою тяжіння деталі Pnom,
і вона діє на фіксують підшипники малої вантажопідйомності. Робити
фіксують підшипники великої вантажопідйомності нераціонально через великі
втрат у них, а робити їх радіально-завзятими або завзятими не можна. При малих
осьових силах, їх навантажують, а тим більше зовсім без навантаження, тіла кочення
(кульки) будуть провертатися гіроскопічними силами і швидко вийдуть з
ладу. Про це добре відомо фахівцям з підшипників кочення. Все це
обмежує застосування звичайних магнітний опор.
Нова система
магнітного підвісу, патентується в даний час, складається з «батарей»
кільцеподібних магнітів невеликого діаметру, що чергуються з зонами тяжіння
і відштовхування, причому верхній і нижній крайні магніти магнітно-замкнені через
магнітопровід. Виходить магнітна система, в якій магнітне поле
практично не виходить назовні, а цілком використовується для підвищення
вантажопідйомності. Тому в такій магнітних підшипниках досягається рекордна
величина відносини вантажопідйомності до маси магнітів. Для описуваної
конструкції з магнітами зі сплаву «неодим-залізо-бор» середньої якості, ця
величина досягає 300 і більше, що дуже багато для системи великої
вантажопідйомності - понад 15кН. До того ж діаметр магнітів тут невеликий, що
збільшує швидкісні можливості магнітної опори і зменшує струми Фуко. Але
головне, в такій магнітних підшипниках вертикальна сила на деякій зазорі lhor
практично постійна (крива горизонтальна), що було підтверджено
випробуваннями.
На рис.1 крива
2 зображує залежність Р (l) для нової конструкції магнітного підшипника.
Конкретно для виготовленої конструкції Pnom = 15,5 кН (1,55 тонни), а
величина зазору, при якому вантажопідйомність постійна - lhor = 0,6 мм.
У реальному конструкції зазор між фіксують підшипниками вибрано 0,4 мм для
теплової компенсації, і він значно перекривається значенням lhor.
Це дозволяє практично не навантажувати фіксують підшипники осьовими силами,
підвищуючи їх довговічність і знижуючи опір обертанню (рис.2).
Рис. 2.
Залежність вантажопідйомності магнітного підшипника P від величини зазору
