磁軸承--SIAIF軸承
2020/6/13 11:54:35
磁軸承,是一種新型高性能軸承。
與傳統(tǒng)滾珠軸承、滑動(dòng)軸承以及油膜軸承相比,磁軸承不存在機(jī)械接觸,轉(zhuǎn)子可以達(dá)到很高的運(yùn)轉(zhuǎn)速度,具有機(jī)械磨損小、能耗低、噪聲小、壽命長(zhǎng)、無需潤滑、無油污染等優(yōu)點(diǎn),特別適用高速、真空、超凈等特殊環(huán)境。
可廣泛用于機(jī)械加工、渦輪機(jī)械、航空航天、真空技術(shù)、轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)特性辨識(shí)與測(cè)試等領(lǐng)域,被公認(rèn)為極有前途的新型軸承。
由于不存在機(jī)械接觸,磁軸承具有無摩擦、無磨損、無需潤滑的特點(diǎn),轉(zhuǎn)子可以高速旋轉(zhuǎn),其轉(zhuǎn)速只受轉(zhuǎn)子材料強(qiáng)度的限制,功耗和噪聲極低,能適用于多種復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境。
磁軸承的另一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)子運(yùn)行狀態(tài)可以由控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測(cè),可以在線評(píng)估不平衡大小并能對(duì)不平衡進(jìn)行主動(dòng)控制,從而使轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的控制達(dá)到很高的精度。
磁軸承具有的這些特點(diǎn),使它在很多應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)與傳統(tǒng)滾動(dòng)軸承、油膜軸承以及氣體軸承相比具有明顯的優(yōu)越性。
按照磁力的提供方式,磁軸承可分為如下三大類:
(1)有源磁軸承(ActiveMagneticBearing簡(jiǎn)稱AMB),也稱為主動(dòng)磁軸承,磁場(chǎng)是可控的,通過檢測(cè)被懸浮轉(zhuǎn)子的位置,由控制系統(tǒng)進(jìn)行主動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子懸??;
(2)無源磁軸承P(assiveMagnetioBearing簡(jiǎn)稱PMB),也稱為被動(dòng)磁軸承,以永磁體或超導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子部分自由度的支承;
(3)混合磁軸承(永磁偏置)(H沙ridMa,etieBearing簡(jiǎn)稱HMB),其機(jī)械結(jié)構(gòu)中包含了電磁鐵和永磁體或超導(dǎo)體。
利用電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力使軸懸浮的滑動(dòng)軸承。用電場(chǎng)力懸浮的為靜電軸承,用磁場(chǎng)力懸浮的為磁力軸承(見圖),用電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力共同懸浮的為組合式軸承。
后一種軸承既有電極又有磁極,在電路連接上使電容和電感相互對(duì)應(yīng)調(diào)諧,其剛度比前兩者要高得多,而最大力所對(duì)應(yīng)的位移卻很小。
電磁軸承因軸與軸承無直接接觸,不需潤滑,能在真空中和很寬的溫度范圍內(nèi)工作,摩擦阻力小,不受速度限制(有的轉(zhuǎn)速高達(dá)2300萬轉(zhuǎn)/分,線速度高達(dá)3倍音速),使用壽命長(zhǎng),結(jié)構(gòu)可多樣化。
靜電軸承需要很大的電場(chǎng)強(qiáng)度,應(yīng)用受到限制,只能在少數(shù)儀表中使用。磁力軸承具有較大的承載能力和剛度,已用于超高速列車、超高速離心機(jī)、水輪發(fā)電機(jī)、空間飛行器的角動(dòng)量飛輪、流量計(jì)、密度計(jì)、功率表、真空泵、精密穩(wěn)流器和陀螺儀等。隨著磁性材料和電子技術(shù)的發(fā)展,電磁軸承的應(yīng)用正日益擴(kuò)大。
電場(chǎng)力與電場(chǎng)強(qiáng)度、電位移和電極面積成正比,磁場(chǎng)力與磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁極面積成正比。
適當(dāng)選擇電場(chǎng)或磁場(chǎng)參數(shù)和幾何尺寸,可得到一定的軸承承載能力和剛度。靜電吸力或磁引力與物體間距離的平方成反比,根據(jù)安爾休定理,這種靜力學(xué)系統(tǒng)是靜不定的,所以除采用抗磁體或超導(dǎo)體的軸承外,在靜電場(chǎng)或靜磁場(chǎng)下工作的軸承是不穩(wěn)定的。
為使電磁軸承能穩(wěn)定工作,必須采用伺服裝置或調(diào)整電路參數(shù)等方法進(jìn)行控制。實(shí)際使用的電磁軸承一般由徑向軸承、推力軸承、伺服控制回路、阻尼器、速度傳感器或位置傳感器等組成。