магнітний підшипник

Магнітний підшипник, як і інші механізми підшипникової групи, служить опорою для обертового вала. Але на відміну від поширених підшипників кочення і підшипників ковзання з'єднання з валом є механічно безконтактним, тобто використовується принцип левітації.

Класифікація та принцип роботи

Використовуючи принцип левітації, що обертається вал буквально ширяє в потужному магнітному полі. Контролювати рух вала і координувати роботу магнітної установки дозволяє складна система датчиків, яка постійно відстежує стан системи і подає необхідні сигнали, змінюючи силу тяжіння з тієї чи іншої сторони.

Магнітні підшипники діляться на дві великі групи - активні і пасивні. Більш докладно про пристрій кожного типу підшипника нижче.

Активні магнітні підшипники.

Також їх називають активними магнітними підвісами. Як згадувалося вище, вони складаються з двох частин - безпосередньо сам підшипник, а також електронна система управління магнітним полем.

Пристрій активного магнітного підвісу

1, 3 - силові котушки; 2 - вал Розрізняють радіальний і наполегливі механізми (по типу сприйманого навантаження), але принцип роботи у них один і той же. Використовується спеціальний ротор (звичайний вал не підійде), модифікований феромагнітними блоками. Цей ротор «висить» в магнітному полі, створюваному електромагнітними котушками, які знаходяться на статорі, тобто навколо вала на 360 градусів, утворюючи кільце. Між ротором і статором утворюється повітряний зазор, що дозволяє деталям обертатися з мінімальним тертям.

Система в розрізі

Зображеним механізмом управляє спеціальна електронна система, яка за допомогою датчиків постійно відстежує стан ротора відносно котушок і при найменшому його зміщення подає керуючий струм на відповідну котушку. Це дозволяє підтримувати ротор в одному і тому ж положенні.

Пристрій електронної системи управління.

Розрахунок таких системи можна більш детально вивчити в прикладеної документації.

Пасивні магнітні підшипники.

Активні магнітні підвіси досить широко використовуються в промисловості, в той час як пасивні системи ще знаходяться в стадії розробки і випробувань. Як випливає з назви, ключовою відмінністю є відсутність активних елементів, тобто використовуються постійні магніти. Але система з декількох постійних магнітів дуже нестійка, тому практичне застосування подібних систем поки під питанням. На схемі нижче умовно представлений принцип роботи пасивних механічних підвісів.

Ротор оснащений постійним магнітом так само, як і статор, розташований кільцем навколо ротора. Однойменні полюси розташовані поруч в радіальному напрямку, що створює ефект левітації вала. Подібну систему можна навіть зібрати своїми руками.

переваги

Зрозуміло, основною перевагою є відсутність механічного взаємодії між обертовим ротором і статором (кільцем). З цього випливає, що подібні підшипники дуже довговічні, тобто мають підвищену зносостійкість. Також конструкція механізму дозволяє використовувати його в агресивних середовищах - підвищена / знижена температура, агресивна повітряне середовище. Тому МП знаходять все більше застосування в космічній промисловості.

недоліки

На жаль, система володіє і великою кількістю недоліків. До них відносяться:

Складність управління активними підвісами. Необхідна складна, дорога електронна система управління підвісом. Її використання може бути виправдане тільки в «дорогих» галузях - космічної та військової.
Необхідність використання страхувальних підшипників. Різке відключення електрики або вихід з ладу магнітної котушки може привести до катастрофічних наслідків для всієї механічної системи. Тому для страховки спільно з магнітними використовують і механічні підшипники. У разі відмови основних, вони зможуть взяти на себе навантаження і уникнути серйозної поломки.
Нагрівання обмотки котушок. Внаслідок проходження струму, що створює магнітне поле, обмотка котушок нагрівається, що часто є несприятливим фактором. Тому необхідно використовувати спеціальні охолоджуючі установки, що ще більше збільшує вартість використання підвісу.

Області застосування

Можливість роботи при будь-яких температурах, в умовах вакууму і відсутності мастила дозволяє використовувати підвіси в космічній промисловості, в верстатах нафтопереробної промисловості. Також вони знайшли своє застосування в газових центрифугах для збагачення урану. Різні електростанції також використовують магнітні підвіси в своїх генеруючих установках.

Варіант виконання підвісу

Не забудь зберегти статтю!