गैर-संपर्क चुंबकीय बीयरिंग: उपकरण, क्षमताएं, फायदे और नुकसान

चुंबकीय बीयरिंग या गैर-संपर्क निलंबन की बात करते हुए, हम उनके उल्लेखनीय गुणों को नोट करने में विफल नहीं हो सकते हैं: कोई स्नेहन की आवश्यकता नहीं है, कोई रगड़ भागों नहीं है, इसलिए कोई घर्षण हानि नहीं है, बेहद कम कंपन स्तर, उच्च सापेक्ष गति, कम ऊर्जा खपत, स्वत: नियंत्रण और असर निगरानी प्रणाली, सील क्षमता।

ये सभी फायदे चुंबकीय बीयरिंगों को कई अनुप्रयोगों के लिए सबसे अच्छा समाधान बनाते हैं: गैस टर्बाइनों के लिए, क्रायोजेनिक तकनीक के लिए, उच्च गति वाले विद्युत जनरेटर में, वैक्यूम उपकरणों के लिए, विभिन्न धातु-काटने वाली मशीनों और अन्य उपकरणों के लिए, जिनमें उच्च-परिशुद्धता और उच्च-गति शामिल हैं। (लगभग 100,000 आरपीएम), जहां यांत्रिक नुकसान, गड़बड़ी और त्रुटियों की अनुपस्थिति महत्वपूर्ण है।

मूल रूप से, चुंबकीय बीयरिंगों को दो प्रकारों में वर्गीकृत किया जाता है: निष्क्रिय और सक्रिय चुंबकीय बीयरिंग। निष्क्रिय चुंबकीय बीयरिंग निर्मित होते हैं स्थायी चुम्बकों के आधार पर, लेकिन यह दृष्टिकोण आदर्श से बहुत दूर है, इसलिए इसका उपयोग बहुत कम किया जाता है।सक्रिय बीयरिंगों के साथ अधिक लचीली और व्यापक तकनीकी संभावनाएं खुलती हैं, जिसमें वायर वाइंडिंग में वैकल्पिक धाराओं द्वारा एक चुंबकीय क्षेत्र बनाया जाता है।

गैर-संपर्क चुंबकीय असर कैसे काम करता है

एक सक्रिय चुंबकीय निलंबन या असर का संचालन विद्युत चुम्बकीय उत्तोलन के सिद्धांत पर आधारित है - विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों का उपयोग करते हुए उत्तोलन। यहां, असर में शाफ्ट का घुमाव एक दूसरे के साथ सतहों के भौतिक संपर्क के बिना होता है। इस कारण से, स्नेहन पूरी तरह से बाहर रखा गया है और यांत्रिक घिसाव अभी भी अनुपस्थित है। इससे मशीनों की विश्वसनीयता और दक्षता बढ़ती है।

विशेषज्ञ रोटर शाफ्ट की स्थिति की निगरानी के महत्व पर भी ध्यान देते हैं। सेंसर सिस्टम लगातार शाफ्ट की स्थिति पर नज़र रखता है और स्टेटर के चुंबकीय क्षेत्र की स्थिति को समायोजित करके सटीक स्थिति के लिए स्वचालित नियंत्रण प्रणाली को संकेत प्रदान करता है - शाफ्ट के वांछित पक्ष पर आकर्षण बल वर्तमान को समायोजित करके मजबूत या कमजोर होता है सक्रिय बीयरिंगों की स्टेटर वाइंडिंग्स।

दो पतला सक्रिय बीयरिंग या दो रेडियल और एक अक्षीय सक्रिय असर रोटर को हवा में सचमुच संपर्क के बिना निलंबित करने की अनुमति देता है। जिम्बल कंट्रोल सिस्टम लगातार काम करता है, यह डिजिटल या एनालॉग हो सकता है। यह उच्च प्रतिधारण शक्ति, उच्च भार क्षमता और समायोज्य कठोरता और सदमे अवशोषण प्रदान करता है। यह तकनीक बियरिंग्स को कम और उच्च तापमान पर, वैक्यूम में, उच्च गति पर और स्टेरिलिटी के लिए बढ़ी हुई आवश्यकताओं की स्थिति में काम करने की अनुमति देती है।

सक्रिय गैर-संपर्क चुंबकीय असर डिवाइस

ऊपर से यह स्पष्ट है कि सक्रिय चुंबकीय निलंबन प्रणाली के मुख्य भाग हैं: चुंबकीय असर और स्वचालित इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण प्रणाली। इलेक्ट्रोमैग्नेट हर समय विभिन्न पक्षों से रोटर पर कार्य करते हैं और उनकी क्रिया एक इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण प्रणाली के अधीन होती है।

रेडियल मैग्नेटिक बेयरिंग रोटर फेरोमैग्नेटिक प्लेट्स से लैस है, जो स्टेटर वाइंडिंग्स से एक रेटेंटिव मैग्नेटिक फील्ड द्वारा कार्य किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप रोटर को स्टेटर के केंद्र में बिना छुए निलंबित कर दिया जाता है। इंडक्टिव सेंसर स्थिति की निगरानी करते हैं रोटर हमेशा। सही स्थिति से किसी भी विचलन के परिणामस्वरूप रोटर को वांछित स्थिति में लौटने के लिए नियंत्रक को भेजा जाता है। रेडियल क्लीयरेंस 0.5 और 1 मिमी के बीच हो सकता है।

एक चुंबकीय समर्थन असर इसी तरह कार्य करता है। रिंग के आकार के इलेक्ट्रोमैग्नेट्स ट्रैक्शन डिस्क शाफ्ट से जुड़े होते हैं। इलेक्ट्रोमैग्नेट स्टेटर पर स्थित हैं। अक्षीय सेंसर शाफ्ट के सिरों पर स्थित होते हैं।

मशीन के रोटर को उसके स्टॉप के दौरान या अवधारण प्रणाली की विफलता के समय मज़बूती से बनाए रखने के लिए, सुरक्षा बॉल बेयरिंग का उपयोग किया जाता है, जो तय किए जाते हैं ताकि उनके और शाफ्ट के बीच का अंतर चुंबकीय असर के आधे के बराबर हो। .

स्वचालित नियंत्रण प्रणाली कैबिनेट में स्थित है और रोटर स्थिति सेंसर से संकेतों के अनुसार विद्युत चुम्बकों के माध्यम से प्रवाहित होने वाले वर्तमान के सही मॉडुलन के लिए जिम्मेदार है। एम्पलीफायरों की शक्ति विद्युत चुम्बकों की अधिकतम शक्ति, वायु अंतराल के आकार और रोटर की स्थिति में बदलाव के लिए सिस्टम की प्रतिक्रिया समय से संबंधित है।

गैर-संपर्क चुंबकीय बीयरिंग के लिए संभावनाएँ

एक रेडियल चुंबकीय असर में अधिकतम संभव रोटर गति केन्द्रापसारक बल का विरोध करने के लिए फेरोमैग्नेटिक रोटर प्लेटों की क्षमता से ही सीमित है। आमतौर पर परिधीय गति की सीमा 200 m / s है, जबकि अक्षीय चुंबकीय बीयरिंगों के लिए सीमा स्टॉप के कास्ट स्टील के प्रतिरोध द्वारा सीमित है - साधारण सामग्री के साथ 350 m / s।

लगाए गए फेरोमैग्नेट्स अधिकतम भार को भी निर्धारित करते हैं जो असर वाले स्टेटर व्यास और लंबाई के साथ सामना कर सकते हैं। मानक सामग्री के लिए, अधिकतम दबाव 0.9 एन / सेमी 2 है, जो पारंपरिक संपर्क बीयरिंगों की तुलना में कम है, लेकिन शाफ्ट व्यास में वृद्धि के साथ उच्च परिधीय गति से लोड नुकसान की भरपाई की जा सकती है।

सक्रिय चुंबकीय असर की बिजली खपत बहुत अधिक नहीं है। असर में सबसे बड़ा नुकसान एड़ी धाराओं के कारण होता है, लेकिन यह मशीनों में पारंपरिक बीयरिंगों का उपयोग करते समय खो जाने वाली ऊर्जा से दस गुना कम है। कपलिंग, थर्मल बैरियर और अन्य उपकरणों को छोड़कर, बियरिंग वैक्यूम, हीलियम, ऑक्सीजन, समुद्री जल और अन्य में प्रभावी ढंग से काम करते हैं। तापमान सीमा -253 डिग्री सेल्सियस से + 450 डिग्री सेल्सियस तक है।

चुंबकीय बीयरिंगों के सापेक्ष नुकसान

इसी समय, चुंबकीय बीयरिंगों के नुकसान भी हैं।

सबसे पहले, सहायक सुरक्षा रोलिंग बियरिंग्स का उपयोग करना आवश्यक है, जो अधिकतम दो विफलताओं का सामना कर सकता है, जिसके बाद उन्हें नए के साथ प्रतिस्थापित किया जाना चाहिए।

दूसरा, स्वचालित नियंत्रण प्रणाली की जटिलता, जिसके विफल होने पर जटिल मरम्मत की आवश्यकता होगी।

तीसरा, बियरिंग स्टेटर वाइंडिंग का तापमान उच्च धाराओं पर बढ़ जाता है - वाइंडिंग्स गर्म हो जाती हैं और उन्हें अपने स्वयं के कूलिंग, अधिमानतः तरल कूलिंग की आवश्यकता होती है।

अंत में, गैर-संपर्क असर की भौतिक खपत अधिक है क्योंकि पर्याप्त चुंबकीय बल का समर्थन करने के लिए असर सतह बड़ी होनी चाहिए-असर का स्टेटर कोर बड़ा और भारी है। साथ ही चुंबकीय संतृप्ति की घटना।

लेकिन स्पष्ट नुकसान के बावजूद, चुंबकीय बीयरिंग अब व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं, जिसमें उच्च-परिशुद्धता ऑप्टिकल सिस्टम और लेजर इंस्टॉलेशन शामिल हैं। एक तरह से या किसी अन्य, पिछली शताब्दी के मध्य से, चुंबकीय बीयरिंगों में लगातार सुधार हो रहा है।