ตลับลูกปืนแม่เหล็กแบบไม่สัมผัส: อุปกรณ์ ความสามารถ ข้อดีและข้อเสีย

เมื่อพูดถึงตลับลูกปืนแม่เหล็กหรือสารกันกระเทือนแบบไม่สัมผัส เราไม่สามารถมองข้ามคุณสมบัติที่โดดเด่นของตลับลูกปืนแม่เหล็กได้: ไม่ต้องใช้การหล่อลื่น ไม่มีชิ้นส่วนที่ถู ดังนั้นจึงไม่มีการสูญเสียแรงเสียดทาน ระดับการสั่นสะเทือนต่ำมาก ความเร็วสัมพัทธ์สูง การใช้พลังงานต่ำ การควบคุมอัตโนมัติและการตรวจสอบตลับลูกปืน ระบบความสามารถในการปิดผนึก

ข้อได้เปรียบทั้งหมดเหล่านี้ทำให้ตลับลูกปืนแม่เหล็กเป็นโซลูชั่นที่ดีที่สุดสำหรับการใช้งานหลายประเภท: สำหรับกังหันก๊าซ, สำหรับเทคโนโลยีการแช่แข็ง, ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าความเร็วสูง, สำหรับอุปกรณ์สูญญากาศ, สำหรับเครื่องตัดโลหะต่างๆ และอุปกรณ์อื่นๆ รวมถึงความแม่นยำสูงและความเร็วสูง (ประมาณ 100,000 รอบต่อนาที ) โดยที่การไม่มีการสูญเสียทางกล การรบกวน และข้อผิดพลาดเป็นสิ่งสำคัญ

โดยทั่วไป ตลับลูกปืนแม่เหล็กแบ่งออกเป็นสองประเภท: ตลับลูกปืนแม่เหล็กแบบพาสซีฟและแบบแอคทีฟ ผลิตตลับลูกปืนแม่เหล็กแบบพาสซีฟ ขึ้นอยู่กับแม่เหล็กถาวรแต่วิธีนี้ยังห่างไกลจากอุดมคติ ดังนั้นจึงไม่ค่อยได้ใช้ความเป็นไปได้ทางเทคนิคที่ยืดหยุ่นและกว้างขึ้นจะเปิดขึ้นด้วยตลับลูกปืนแบบแอคทีฟ ซึ่งสนามแม่เหล็กถูกสร้างขึ้นจากกระแสสลับในขดลวด

วิธีการทำงานของตลับลูกปืนแม่เหล็กแบบไม่สัมผัส

การทำงานของระบบกันกระเทือนหรือตลับลูกปืนแบบแอคทีฟแม่เหล็กนั้นขึ้นอยู่กับหลักการของการลอยด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า — การลอยโดยใช้สนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก ที่นี่การหมุนของเพลาในตลับลูกปืนเกิดขึ้นโดยไม่มีการสัมผัสพื้นผิวซึ่งกันและกัน ด้วยเหตุผลนี้ การหล่อลื่นจึงถูกแยกออกโดยสิ้นเชิงและการสึกหรอของกลไกยังคงหายไป สิ่งนี้จะเพิ่มความน่าเชื่อถือและประสิทธิภาพของเครื่องจักร

ผู้เชี่ยวชาญยังทราบถึงความสำคัญของการตรวจสอบตำแหน่งของเพลาโรเตอร์ ระบบเซ็นเซอร์ตรวจสอบตำแหน่งของเพลาอย่างต่อเนื่องและส่งสัญญาณไปยังระบบควบคุมอัตโนมัติเพื่อกำหนดตำแหน่งที่แม่นยำโดยการปรับสนามแม่เหล็กของสเตเตอร์ - แรงดึงดูดที่ด้านที่ต้องการของเพลาจะเพิ่มขึ้นหรืออ่อนลงโดยการปรับกระแสใน ขดลวดสเตเตอร์ของตลับลูกปืนที่ใช้งานอยู่

ตลับลูกปืนแบบแอกทีฟเรียวสองตัวหรือตลับลูกปืนแบบแอกทีฟแบบรัศมีและแนวแกนสองตัวช่วยให้โรเตอร์สามารถแขวนได้โดยไม่ต้องสัมผัสกับอากาศอย่างแท้จริง ระบบควบคุม gimbal ทำงานอย่างต่อเนื่อง จะเป็นแบบดิจิตอลหรืออนาล็อกก็ได้ ทำให้มีแรงยึดสูง รับน้ำหนักได้มาก และปรับความแข็งและดูดซับแรงกระแทกได้ เทคโนโลยีนี้ช่วยให้ตลับลูกปืนสามารถทำงานได้ที่อุณหภูมิต่ำและสูง ในสุญญากาศ ที่ความเร็วสูง และในสภาวะที่ต้องการความปลอดเชื้อเพิ่มขึ้น

อุปกรณ์ตลับลูกปืนแม่เหล็กแบบไม่สัมผัสที่ใช้งานอยู่

จากข้างต้นเป็นที่ชัดเจนว่าส่วนหลักของระบบกันสะเทือนแม่เหล็กแบบแอคทีฟคือ: ตลับลูกปืนแม่เหล็กและระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์อัตโนมัติ แม่เหล็กไฟฟ้าทำหน้าที่บนโรเตอร์ตลอดเวลาจากด้านต่างๆ และการกระทำของพวกมันจะรองลงมาจากระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์

โรเตอร์ที่มีตลับลูกปืนแม่เหล็กแนวรัศมีติดตั้งแผ่นเฟอร์โรแมกเนติกซึ่งถูกกระทำโดยสนามแม่เหล็กที่กักเก็บจากขดลวดสเตเตอร์ อันเป็นผลให้โรเตอร์ถูกแขวนไว้ตรงกลางสเตเตอร์โดยไม่ต้องสัมผัส เซ็นเซอร์อุปนัยตรวจสอบตำแหน่งของ โรเตอร์ตลอดเวลา การเบี่ยงเบนจากตำแหน่งที่ถูกต้องจะส่งผลให้สัญญาณถูกส่งไปยังตัวควบคุมเพื่อให้โรเตอร์กลับสู่ตำแหน่งที่ต้องการ ระยะห่างในแนวรัศมีสามารถอยู่ระหว่าง 0.5 ถึง 1 มม.

ตลับลูกปืนรองรับแม่เหล็กทำหน้าที่ในลักษณะเดียวกัน แม่เหล็กไฟฟ้ารูปวงแหวนติดอยู่กับเพลาของแผ่นยึดเกาะถนน แม่เหล็กไฟฟ้าอยู่บนสเตเตอร์ เซ็นเซอร์ตามแนวแกนอยู่ที่ปลายเพลา

เพื่อรักษาโรเตอร์ของเครื่องได้อย่างน่าเชื่อถือในระหว่างการหยุดหรือในเวลาที่ระบบยึดทำงานล้มเหลว จึงใช้ตลับลูกปืนนิรภัยซึ่งได้รับการแก้ไขเพื่อให้ช่องว่างระหว่างพวกเขากับเพลามีการตั้งค่าเท่ากับครึ่งหนึ่งของตลับลูกปืนแม่เหล็ก .

ระบบควบคุมอัตโนมัติตั้งอยู่ในตู้และรับผิดชอบการปรับกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านแม่เหล็กไฟฟ้าให้ถูกต้องตามสัญญาณจากเซ็นเซอร์ตำแหน่งโรเตอร์ กำลังของแอมพลิฟายเออร์เกี่ยวข้องกับความแรงสูงสุดของแม่เหล็กไฟฟ้า ขนาดของช่องว่างอากาศ และเวลาตอบสนองของระบบต่อการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของโรเตอร์

ความเป็นไปได้สำหรับตลับลูกปืนแม่เหล็กแบบไม่สัมผัส

ความเร็วโรเตอร์สูงสุดที่เป็นไปได้ในตลับลูกปืนแม่เหล็กแนวรัศมีจะถูกจำกัดโดยความสามารถของแผ่นโรเตอร์แม่เหล็กไฟฟ้าในการต้านทานแรงเหวี่ยงเท่านั้น โดยปกติขีดจำกัดสำหรับความเร็วรอบนอกคือ 200 ม./วินาที ในขณะที่สำหรับตลับลูกปืนแม่เหล็กตามแนวแกน ขีดจำกัดจะถูกจำกัดโดยความต้านทานของเหล็กหล่อของตัวหยุด — 350 ม./วินาที ด้วยวัสดุธรรมดา

แม่เหล็กเฟอร์โรแมกเนตที่ใช้ยังกำหนดโหลดสูงสุดที่ตลับลูกปืนสามารถทนได้ด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางและความยาวของสเตเตอร์ของตลับลูกปืนที่สอดคล้องกัน สำหรับวัสดุมาตรฐาน ความดันสูงสุดคือ 0.9 N / cm2 ซึ่งน้อยกว่าตลับลูกปืนแบบสัมผัสทั่วไป แต่สามารถชดเชยการสูญเสียน้ำหนักได้ด้วยความเร็วรอบข้างสูงพร้อมเส้นผ่านศูนย์กลางเพลาที่เพิ่มขึ้น

การใช้พลังงานของตลับลูกปืนแม่เหล็กที่ใช้งานไม่สูงมากนัก การสูญเสียที่ใหญ่ที่สุดในตลับลูกปืนเกิดจากกระแสน้ำวน แต่น้อยกว่าพลังงานที่สูญเสียไปเมื่อใช้ตลับลูกปืนแบบเดิมในเครื่องจักรถึงสิบเท่า ตลับลูกปืนทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพในสุญญากาศ ฮีเลียม ออกซิเจน น้ำทะเล และอื่นๆ โดยไม่รวมข้อต่อ แผงกันความร้อน และอุปกรณ์อื่นๆ ช่วงอุณหภูมิอยู่ระหว่าง -253 ° C ถึง + 450 ° C

ข้อเสียสัมพัทธ์ของตลับลูกปืนแม่เหล็ก

ในขณะเดียวกันตลับลูกปืนแม่เหล็กก็มีข้อเสียเช่นกัน

ประการแรกจำเป็นต้องใช้ตลับลูกปืนเสริมความปลอดภัยซึ่งสามารถทนต่อความล้มเหลวได้สูงสุดสองครั้งหลังจากนั้นจะต้องเปลี่ยนตลับลูกปืนใหม่

ประการที่สอง ความซับซ้อนของระบบควบคุมอัตโนมัติซึ่งหากล้มเหลวจะต้องมีการซ่อมแซมที่ซับซ้อน

ประการที่สาม อุณหภูมิของขดลวดสเตเตอร์ของตลับลูกปืนเพิ่มขึ้นที่กระแสสูง — ขดลวดร้อนขึ้นและต้องการการระบายความร้อนของตัวเอง โดยเฉพาะอย่างยิ่งการระบายความร้อนด้วยของเหลว

ประการสุดท้าย การใช้วัสดุของตลับลูกปืนแบบไม่สัมผัสนั้นสูงเนื่องจากพื้นผิวของตลับลูกปืนต้องมีขนาดใหญ่เพื่อรองรับแรงแม่เหล็กที่เพียงพอ แกนสเตเตอร์ของตลับลูกปืนมีขนาดใหญ่และหนัก บวกกับปรากฏการณ์ความอิ่มตัวของแม่เหล็ก

แต่ถึงแม้จะมีข้อเสียที่ชัดเจน แต่ปัจจุบันตลับลูกปืนแม่เหล็กก็ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลาย รวมถึงในระบบออพติคอลที่มีความแม่นยำสูงและในการติดตั้งด้วยเลเซอร์ ไม่ทางใดก็ทางหนึ่งตั้งแต่กลางศตวรรษที่ผ่านมาตลับลูกปืนแม่เหล็กได้รับการปรับปรุงตลอดเวลา