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、滑動軸承以及油膜軸承相比,磁軸承不存在機械接觸,轉(zhuǎn)子可以達到很高的運轉(zhuǎn)速度,具有機械磨損小、能耗低、噪聲小、壽命長、無需潤滑、無油污染等優(yōu)點,特別適用高速、真空、超凈等特殊環(huán)境。
可廣泛用于機械加工、渦輪機械、航空航天、真空技術(shù)、轉(zhuǎn)子動力學特性辨識與測試等領(lǐng)域,被公認為極有前途的新型軸承。
由于不存在機械接觸,磁軸承具有無摩擦、無磨損、無需潤滑的特點,轉(zhuǎn)子可以高速旋轉(zhuǎn),其轉(zhuǎn)速只受轉(zhuǎn)子材料強度的限制,功耗和噪聲極低,能適用于多種復雜的應(yīng)用環(huán)境。
磁軸承的另一個突出優(yōu)點是轉(zhuǎn)子運行狀態(tài)可以由控制系統(tǒng)實時檢測,可以在線評估不平衡大小并能對不平衡進行主動控制,從而使轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的控制達到很高的精度。
磁軸承具有的這些特點,使它在很多應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)與傳統(tǒng)滾動軸承、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簡稱AMB),也稱為主動磁軸承,磁場是可控的,通過檢測被懸浮轉(zhuǎn)子的位置,由控制系統(tǒng)進行主動控制實現(xiàn)轉(zhuǎn)子懸浮;
(2)無源磁軸承P(assiveMagnetioBearing簡稱PMB),也稱為被動磁軸承,以永磁體或超導體實現(xiàn)對轉(zhuǎn)子部分自由度的支承;
(3)混合磁軸承(永磁偏置)(H沙ridMa,etieBearing簡稱HMB),其機械結(jié)構(gòu)中包含了電磁鐵和永磁體或超導體。
利用電場力、磁場力使軸懸浮的滑動軸承。用電場力懸浮的為靜電軸承,用磁場力懸浮的為磁力軸承(見圖),用電場力和磁場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應(yīng)調(diào)諧,其剛度比前兩者要高得多,而最大力所對應(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2300萬轉(zhuǎn)/分,線速度高達3倍音速),使用壽命長,結(jié)構(gòu)可多樣化。
靜電軸承需要很大的電場強度,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、水輪發(fā)電機、空間飛行器的角動量飛輪、流量計、密度計、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)用正日益擴大。
電場力與電場強度、電位移和電極面積成正比,磁場力與磁場強度、磁感應(yīng)強度和磁極面積成正比。
適當選擇電場或磁場參數(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,這種靜力學系統(tǒng)是靜不定的,所以除采用抗磁體或超導體的軸承外,在靜電場或靜磁場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)等方法進行控制。實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。