Magnetic Bearings: Device, Equipment of Control and Diagnostics
Nowadays one of the most appropriate variants of constructions that correspond to the requirements of an ideal bearing in the best way is magnetic bearings. However, there is one problem connected with their putting into operation, namely, the development of the system and control equipment of tribotechnical characteristics. Thus, the article deals with the following aspects: magnetic bearings and their classification, spheres of use, lubrication peculiarities of elastic and damping bearing brasses of magnetic bearings, control equipment of tribotechnical characteristics of a magnetic bearing, the results of tests of elastic and damping bearing brasses of magnetic bearings.
Идеальная опора должна обеспечивать так называемую «левитацию» (свободное парение) опирающегося на нее вала, т. е. с точки зрения механики — устойчивое и нейтральное равновесие вала вдоль любой оси координат при отсутствии механической связи с опорой. Среди имеющихся на сегодняшний день вариантов конструкций наилучшим образом требованиям идеальной опоры соответствуют сверхвысокочастотные магнитные пары или, проще говоря, магнитные подшипники. Одна из основных проблем их внедрения в эксплуатацию — разработка методики и аппаратуры контроля триботехнических характеристик.
А.П. Костогрыз, д.т.н., профессор, Т.С. Дунаева, аспирант,
И.Н. Вильшун, ассистент, А.В. Михайленко, ассистент,
Херсонский национальный технический университет
Чем хорош магнитный подшипник, долго объяснять не нужно. Именно этот тип опоры позволит реализовать «в металле» планы инженеров по созданию высокоскоростных агрегатов и машин, соответствующих повышенным требованиям по ресурсу, точности и надежности работы, в том числе в условиях сверхнизких и сверхвысоких температур и в глубоком вакууме.
Принцип действия магнитной опоры основан на законах магнитостатики или магнитодинамики. Все существующие основные типы магнитных подшипников (рис. 1, 2) классифицируют следующим образом: электромагнитные опоры, опоры на постоянных магнитах (патент Украины № 38173А), индукционные, динамические, кондукционные, магнитогидродинамические и комбинированные.
Магнитные опоры сегодня все шире внедряются в таких машинах и механизмах, как компрессоры и турбокомпрессоры для сжатия водорода, природного газа, воздуха, в рефрижераторных установках, в сверхвысокоскоростных электрогенераторах, в криогенной технике, измерительном и контрольном оборудовании, высокоскоростных (до 100 000 об/мин) фрезерных, шлифовальных и полировальных станках, вакуумной технике, оборудовании для ядерной физики, селекторах для нейтронной спектроскопии. Среди основных достоинств магнитных опор — отсутствие трущихся и соприкасающихся поверхностей деталей (как следствие, отпадает необходимость в их смазке), практически нулевые вибрации отбалансированного вала, сверхвысокие относительные скорости, малое потребление энергии, возможность создания встроенной системы контроля и мониторинга состояния, герметичность конструкции, отсутствие загрязнения окружающей среды.
