X
تبلیغات
مهندسی مکانیک - یاتاقانهای مغناطیسی

معرفی یاتاقان

یاتاقان وسیله ای است که اجازه حرکت نسبی مقید را بین دو یا بیشتر از دو قطعه را می دهد که به طور نمونه به صورت چرخش یا حرکت خطی است. یاتاقان ها می توانند به صورت گسترده ای بر طبق حرکتی که مجازند داشته باشند و یا براساس اصول کاریشان و همچنین جهت بار های اعمالی که می توانند تحمل کنند، طبقه بندی شوند.

بلبرینگ ها در هر دستگاهی که دارای اجزای گرداننده هستند جهت تثبیت موقعیت و کنترل و نگهداری  بار قسمت متحرک مورد استفاده قرار می گیرند و بسته به کاربرد دارای گونه های مختلفی هستند.

یاتاقانهای مغناطیسی

نسل جدیدی از یاتاقانها یاتاقانهای مغناطیسی هستند که در آن نیرو با کمک یک میدان مغناطیسی تحمل می شود.

پيشرفتهاي سريعي كه در علم و فن آوري صورت مي گيرد به سرعت باعث عوض شدن وسائل و تجهيزات مي شود و لزوم مدرن كردن اينگونه تجهيزات را گوشزد مي كند .تمام تعمير كاران و كساني كه در زمينه تعمير و نگهداري دستگاهها مكانيكي فعاليت دارند بخوبي از نقش مهم ياتاقا نها و مشكلات عديده اي كه در مورد تعمير و نگهداري اين بخش از ماشين وجود دارد آگاهي دارند . مبحث استفاده از ياتاقانهاي مغناطيسي كه اين روزها توسط شركتهاي معتبر معرفي شده است موضوعي در خور توجه است.

 

نحوه عملکرد

بلبرینگهای مغناطیسی حرکت یک متحرک را بدون تماس فیزیکی ممکن میکنند.

اصول عملکرد بلبرینگهای مغناطیسی بر اساس این است که یک آهنربای الکتریکی یک جسم فرومغناطیس را می رباید.

تعدادی از وسایل با سرعت بالا, از جمله سیستم های ذخیره انژی چرخ لنگر پیشرفته, از یاتاقان مغناطیسی استفاده می کنند. این یاتاقان ها به چرخ لنگر اجازه می دهند تا در میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط یاتاقان, شناور شود.
تعدادی از چرخ های لنگر در سرعت های بالای 50 هزار دور کامل بر دقیقه عمل می کنند. یاتاقان های معمولی توپی یا غلتکی در چنین سرعتهایی یا به پایین ذوب می شوند و یا منفجر می شوند. یاتاقان مغناطیسی اجزای متحرک ندارد لذا می تواند این سرعت های باور نکردنی را تحمل کند.

 

یک جسم فرومغناطیس گردنده میتواند به این صورت در یک میدان مغناطیسی که توسط آهنربای الکتریکی ثابت بیرینگ ایجاد شده همانند یک تکیه گاه نگهداری شود.

از آنجایی که گرایش طبیعی قسمت ثابت تا وقتی که قسمت گردنده در موقعیت مطلوب لازم هستند.

نوع بسیار رایجی از کنترل شامل بازخورد موقعیت شفت است. سپس این اطلاعات توسط سیستم کنترل جهت تعدیل و میزان میدان مغناطیسی از طریق تقویت کننده های قدرت مورد استفاده قرار میگیرد تا موقعیت مطلوب قسمت گردنده حتی تحت شرایط تغییر بار و فشار شفت حفظ شود.

ساختمان بلبرینگ های مغناطیسی

یک سیستم یاتاقان مغناطیسی شامل فعال کننده های بیرینگ آهنربای الکتریکی،

سنسورهای موقعیت ، یک سیستم کنترل و تقویت کننده های قدرت است . فعال کننده های یاتاقان و سنسور ها در درون دستگاه واقع شده اند در حالیکه سیستم کنترل و تقویت کننده ها بطور کلی در خارج از دستگاه قرار دارند.

 سیستم کنترل

سیستم کنترل اجازه ی کنترل جریان در بیرینگ با استفاده از اطلاعات بازخور در موقعیت شفت را نشان میدهد که حلقه بسته ی بازخور کنترل نامیده میشود و در شفت جهت حفظ موقعیت پایدار اهمیت بالایی دارد. به زبان ساده تر سیستم کنترل جریان بالای بیرینگ را زمانی که شفت بالاتر از موقعیت مرکزی قرار دارد کاهش میدهد.

 سنسورها

سنسورها اطلاعات راجع به موقعیت شفت را به صورت یک ولتاژ الکتریکی به کنترل  کننده می رسانند. سنسورها معمولا طوری تنظیم شده انند تا هنگامی که شفت در موقعیت مطلوب بطرف بالا برود یک ولتاژ مثبت و هنگامیکه بطرف پایین برود یک ولتاژ منفی تولید میشود.

 کنترل کننده  

وظیفه ی کنترل کننده دریافت سیگنال ولتاژ از سنسورهای موقعیت پردازش این اطلاعات و فرستادن درخواست های جریان به تقویت کننده است.

 تقویت کننده

هر محور بیرینگ یک جفت تقویت کننده برای فراهم کردن جریان کویل های بیرینگ و یک نیروی جاذبه جهت اصلاح موقعیت گردنده در طول همان محور دارد. تقویت کننده به واقع سویچ های فرکانس بالایی هستند که در یک بسامد بالا روشن و خاموش میشوند.

 فوائد استفاده از اين نوع ياتاقانها

مزيت هايي كه اين نوع ياتاقان نسبت به ياتاقانهاي هيدروديناميكي كه با لايه اي از روغن كار مي كنند به قرار زير است

نداشتن تماس مكانيكي

بعلت اينكه هيچگونه تماس مكانيكي در حين كار يا در حالت توقف ، وجود ندارد مثل ايتن است كه نوع ياتاقان در حالت توقف است و هيچگونه سايش در حالت كار كردن معمولي و دور گرفتن يا از دور افتادن و  يا كار كردن با حداكثر سرعت در آن وجود ندارد . همين امر باعث حذف شدن تعميرات مكانيكي شده و سبب مي شود كه براي سالهاي متمادي بتوان از آن استفاده كرد .

 

نداشتن آلودگي روغن ناشي از كاركردن

چون اين نوع ياتاقان از روغن استفاده نمي كند طبعا مشكلات  آلودگي هاي ناشي  از روغن را هم ندارد .اين مسئله بخصوص در مورد لوله هاي كمپرسور و واحدهاي جداسازي هوا كه هزينه ناشي از جدا سازي روغن از فرايند و توليد و نشت بندي ياتاقانها فوق العاده زياد است مهم  مي باشد .

 

نبود هيچگونه مايع

پاك بودن و ايمني موجود در محيط باعث مي شود كه خطرات بالقوه اي را كه براي آتش سوزي وجود دارد حذف شود .

 

 نبودن سيستم روانكاري

چون هيچ سيستم روانكاري مورد نياز نيست لزومي به خريد اينگونه مواد وجود ندارد به همين جهت نياز به پمپ و فيلتر و مخزن و خنك كننده و كه كاربرد فراواني دارند و هزينه هاي زيادي را هم ايجاد مي كنند  ندارند .

 قابليت استفاده در فراينده هاي مختلف

استفاده از ياتاقانهاي مغناطيسي باعث مي شود كه هزينه اي براي استفاده از نشت بندهاي مختلف صرف نشود .

 قابليت استفاده در طيف حرارتي وسيع

اين نوع ياتاقانها در صورتيكه از مواد منماسب ساخته شوند قادر خواهند بود كه در طيف وسيع حرارتي از 180-   سانتي گراد تا 480+ سانتي گراد كار كنند و اين طيفي است كه ياتاقانهاي عادي در آن قادر بكار نيستند .

 قابليت  كار كردن در سرعت هاي بالا

تنها محدوديتي كه از نظر سرعت در اينگونه ياتاقانها وجود دارد اين است كه در سرعت هاي خيلي بالا امكان بيرون آمدن تيغه هاي قرار داده  شده داخل روتور وجود دارد . سرعتي كه اين نوع ياتاقان مي تواند در آن كار كند در محدوده اي است كه ياتاقانهاي معمولي در ان سرعت از كار مي افتند .

 مصرف كم انرژي

تنها مورد قابل توجه ، اتلاف انرژي در سيم پيچهاي روتور است و هيچگونه تلفات انرژي ناشي از چرخش روغن وجود ندارد . و در سرعت هاي بالا مي توان دهها كيلووات در مصرف انرژي صرفه جويي كرد . كه اگر اين را در يك دوره كاري 20 ساله ضرب كنيم ميزان قابل توجهي مي شود .

 قابل كنترل بودن ديناميك روتور

ديناميك روتور تابعي از كنترل الكتريكي آن است كه مي توان ان ار با شرايط كاري هر ماشيني تطبيق داد . با استفاده از اين نوع ياتاقان ، از نظر تطابق با شرايط محيطي ، قابليت النعطاف بالايي  را بدست مي آوريم كه مي توان در ان شرايط و به دور از خطر ازكنترل خارج شدن سرعت دستگاه را مورد استفاده قرار داد.

 نوسان و ميرايي

ياتاقان هاي مغناطيسي توانايي كاهش نوسان را دارند چه از طريق بهتر هم محور شدن روتور ها حول مركز اينرسي و نه حول مركز ثقل آنها و چه از طريق حذف فركانسهاي خاص .

 عيب يابي بهتر

براي آگاهي يافتن از عملكرد ياتاقانهاي مغناطيسي لازم است كه وضعيت روتور ، نوسان و باري كه روي ان گذاشته شده است مشخص شود . كه اين اطلاعات را مي توان از طريق تبلوي كنترل الكتريكي بدست آورد . و از اين طريق اين امكان فراهم مي شود كه استفاده كنندگان از دستگاه بدون اينكه نيازي باشد كه هزينه هاي اضافي بايت خريد دستگاههاي عيب يابي ديگري بدهند ، كار نگهداري از دستگاه را انجام دهند .

 افزايش قابليت اطمينان /قابليت در دسترس بودن

جدا از تمام مزيت هايي كه در بالا به آن اشاره شد مهم ترين مزيت ياتاقانهاي مغناطيسي است بايد قابليت اطمينان و قابليت دسترسي را هم بايد اضا فه كرد كه بسيار فراتر از ان چيزي است كه در ياتاقانهاي هيدرو ديناميك سنتي  وجود دارد .

 

  نتیجه گیری

 یاتاقانهای الکترومغناطیسی با توجه به مزایای فراوان و منحصر به فرد میتوانند جایگزینی مناسب برای یاتاقانهای تماسی باشند. بخصوص در جاهایی که بارهای سنگین و استفاده های فراوان از آن میشود. این یاتاقانها بصورت هوشمند و اتوماتیک کنترل میشوند.

 

 منابع

سایت اینترنتی www.basumechaniceng.blogfa.com

سایت  www.jet.blogfa.com

سایت اینترنتی  www.magnetic.waukbearing.com

کتاب طراحی اجزا      جوزف ادوارد شیگلی

دانشنامه آزاد ویکی پدیا    www.fa.wikipedia.org
+ نوشته شده در  چهارشنبه دوم تیر 1389ساعت 21:1  توسط سلمان حاتمی منجزی  |