
磁懸浮軸承是靠磁場(chǎng)力支承載荷或懸浮轉(zhuǎn)子的一種支承形式。近年來(lái),這種軸承發(fā)展很快,特別在高速、低摩阻、高(低)溫及真空環(huán)境下的應(yīng)用。磁懸浮軸承與其他支承形式相比有其獨(dú)特的優(yōu)越性,非常有發(fā)展前景。
一、磁懸浮軸承的工作原理
電磁鐵布置成徑向軸承和軸向軸承的形式,并提供磁拉力以抬起旋轉(zhuǎn)機(jī)軸承器的轉(zhuǎn)軸。電磁鐵中的電流由一個(gè)精確的數(shù)字式控制柜調(diào)節(jié),提供磁力隨時(shí)應(yīng)對(duì)外部負(fù)載的變化以保持轉(zhuǎn)軸良好居中。這樣,轉(zhuǎn)軸被無(wú)接觸抬起,而且軸承的剛度和阻尼均可由一個(gè)數(shù)字式控制柜來(lái)調(diào)節(jié)。這些特點(diǎn)增強(qiáng)了高速旋轉(zhuǎn)機(jī)器的性能,使設(shè)備具有高可靠性、低能耗的顯著特點(diǎn)。
二、磁懸浮軸承的類(lèi)型
磁懸浮軸承根據(jù)其控制方式、磁能來(lái)源、結(jié)構(gòu)形式等分類(lèi)。此外,還可以按磁場(chǎng)類(lèi)型劃分為永久磁鐵型、電磁鐵型和永久磁鐵—電磁鐵混合型。也可按軸承懸浮力類(lèi)型劃分為吸力型和斥力型。超導(dǎo)磁力軸承還分為低溫超導(dǎo)和高溫超導(dǎo)兩種。
各種分類(lèi)中不同類(lèi)型之間還存在一些特殊限制,應(yīng)特別注意:永磁型軸承只能是無(wú)源型(被動(dòng)型),而無(wú)源型軸承不可能在3個(gè)方向上都穩(wěn)定,至少有1個(gè)方向應(yīng)采用有源型。直流激勵(lì)型軸承只能是有源型(主動(dòng)型)。純電磁鐵型軸承只能是5自由度控制型軸承,其體積、質(zhì)量和功耗都比較大。斥力型磁力軸承,由于磁力利用率低,結(jié)構(gòu)較吸力型復(fù)雜,一般很少采用。
三、磁懸浮軸承的特點(diǎn)
1、無(wú)接觸、無(wú)磨損、無(wú)潤(rùn)滑:磁懸浮軸承工作時(shí),處于懸浮狀態(tài),相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面之間無(wú)接觸,不產(chǎn)生機(jī)械摩擦和接觸疲勞,解決了機(jī)組部件損耗和更換問(wèn)題。同時(shí)省掉了潤(rùn)滑系統(tǒng)等一系列裝置,即節(jié)省了空間又不存在前述裝置對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題。
2、低振動(dòng)、低噪聲、低功耗:磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子避免了傳統(tǒng)軸承在運(yùn)行時(shí)的接觸碰撞引起的大幅振動(dòng)以及高分貝噪聲,提高了穩(wěn)定性,降低了維護(hù)費(fèi)用,延長(zhǎng)了其使用壽命。
3、高轉(zhuǎn)速、高精度、高可靠性:允許轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn),其轉(zhuǎn)速主要受材料強(qiáng)度的限制,可以在超臨界,每分鐘數(shù)十萬(wàn)轉(zhuǎn)的工況下工作,而且轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)精度已經(jīng)達(dá)到微米級(jí)甚至更高,這是普通機(jī)械軸承遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到的轉(zhuǎn)速和精度,而且電子元器件的可靠性在很軸承大程度上高于傳統(tǒng)的機(jī)械零部件。
4、可控性、可在線(xiàn)工況監(jiān)測(cè)、可測(cè)試診斷:我們可以對(duì)磁懸浮軸承的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行在線(xiàn)控制。事實(shí)上,其本身系統(tǒng)就實(shí)現(xiàn)了集工況監(jiān)測(cè)、故障診斷和在線(xiàn)調(diào)節(jié)的一體化。
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