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            磁力軸承的應用

            更新時間:2021-04-19 16:11:02點擊次數:243次
            磁力軸承是靠磁場力支承載荷或懸浮轉子的一種支承形式。這種軸承近年來發展很快,特別在高速、低摩阻、高(低)溫及真空環境下的應用。磁力軸承與其他支承形式相比有其獨特的優越性,很有發展前景。 一、特點與分類 1.特點 ①摩擦小,功耗低,可實現超高速運轉。 ②支承精度高,工作穩定,可靠。 ③可在高溫、深冷及真空環境下運轉。 ④結構復雜,要求條件苛刻,對環境有磁干擾,但無其他污染。 2.分類磁力軸承根據其控制方式、磁能來...

            磁力軸承是靠磁場力支承載荷或懸浮轉子的一種支承形式。這種軸承近年來發展很快,特別在高速、低摩阻、高(低)溫及真空環境下的應用。磁力軸承與其他支承形式相比有其獨特的優越性,很有發展前景。

            一、特點與分類

            1.特點

            ①摩擦小,功耗低,可實現超高速運轉。

            ②支承精度高,工作穩定,可靠。

            ③可在高溫、深冷及真空環境下運轉。

            ④結構復雜,要求條件苛刻,對環境有磁干擾,但無其他污染。

            2.分類磁力軸承根據其控制方式、磁能來源、結構形式等分類。此外,還可以按磁場類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型劃分為吸力型和斥力型。超導磁力軸承還分為低溫超導和高溫超導兩種。以上各種分類中不同類型之間還存在一些特殊限制,應特別注意。

            ①永磁型軸承只能是無源型(被動型),而無源型軸承不可能在3個方向上都穩定,至少有1個方向應采用有源型。

            ②直流激勵型軸承只能是有源型(主動型)。

            ③純電磁鐵型軸承只能是5自由度控制型軸承,其體積、質量和功耗都比較大。

            ④斥力型磁力軸承,由于磁力利用率低,結構較吸力型復雜,一般很少采用。

            二、幾種典型的磁力軸承

            1.永磁型磁力軸承永磁型磁力軸承是由永久磁鐵制成的,可做成各種形狀。軸承的承載能力和剛度決定于永磁材料的種類,磁極的形狀、面積、厚度和配置方式,軸承間隙,以及軟磁鋼部分的尺寸。這種軸承的理論計算十分困難,常采用“實驗相似法”進行結構設計。即用實驗方法確定幾種典型軸承結構,測出其承載能力、剛度值。新設計軸承只要取相同的材料,結構形式與尺寸按比例確定,其性能即可按比例求出,如承載能力與軸承特征尺寸的平方成比例等。經驗證明,增加磁鐵厚度和采用軟磁鋼極靴結構,對提高軸承的承載能力是有效的。值得特別注意的是,永磁軸承無論取哪種永磁材料和任何結構形式,都有一最大尺寸限制,一旦超過該尺寸,軸承就不能支承其自身的重量。所以,永磁軸承不能設計得過大。

            2.被動式交流激勵型磁力軸承

            推力軸承推力軸承通常都是成對組合式,每個軸承就是一個電磁鐵。鐵心幾何形狀一般為E形、U形或圓環形。調諧方式分串聯和并聯兩種。

            三、磁力軸承的應用實例磁力軸承目前還處于研究開發階段,其應用多半是實驗性的,未形成批量生產,也未商品化。

            1.機床中的應用在機床主軸中的應用有限,屬試用性質。

            ①精密機床主軸

            法國S2M公司制造了采用5自由度控制磁力軸承支承的精密主軸,其徑向軸承的dn值為4X106mm·r/min,軸頸線速度為200m/s,推力軸承的dn值為8X106mm·r/min,止推軸頸線速度為400m/s。

            ②超精透鏡車床

            法國S2M公司由主動磁力軸承支承的超精透鏡車床主軸,轉速2000r/min,功率lkW,加工精度0.05ttm。

            2.精密儀器中的應用

            英國國家物理實驗室研制了采用磁浮導軌的自動分辨測量儀,在lkHz的頻帶內,支承剛度為175N/gm,分辨率達0.1nm。

            3.泵類中的應用

            ①血液泵

            日本東京大學與NTN公司合作研制的磁力軸承血液泵。主軸由5自由度主動控制型磁力軸承支承,進口徑向軸承的承載能力為18N,出口軸承徑向承載能力為22N,推力軸承的承載能力為9.2N。

            ②循環泵

            法國SEP公司采用S2M公司的主動型磁力軸承研制開發出火箭發動機用液氧、液氫循環泵。

            4.空間技術中的應用

            日本NAL&MELCO和NAL&TOSIBA公司用主動型磁力軸承支承空間姿態控制慣量輪。

            5.物理實驗中的應用

            ①高精密粒子束變換器

            德國Uranit公司推出了三種用磁力軸承支承轉子的粒子束變換器。

            ②中子選擇器

            德國KFA公司制造的中子選擇器,采用單自由度被動型磁力軸承支承轉子,轉速為36000r/min。


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