Semua orang tahu bahwa magnet cenderung menarik logam. Selain itu, satu magnet dapat menarik magnet lainnya. Namun interaksi di antara mereka tidak terbatas pada ketertarikan; mereka bisa saling tolak-menolak. Intinya adalah kutub-kutub magnet - kutub-kutub yang tidak sejenis tarik-menarik, kutub-kutub yang sejenis tolak-menolak. Properti ini adalah dasar dari semua motor listrik, dan cukup bertenaga.

Ada juga yang namanya levitasi di bawah pengaruh medan magnet, ketika suatu benda yang diletakkan di atas magnet (memiliki kutub serupa) melayang di angkasa. Efek ini dipraktikkan dalam apa yang disebut bantalan magnet.

Apa itu bantalan magnet

Perangkat tipe elektromagnetik di mana poros berputar (rotor) didukung pada bagian stasioner (stator) oleh gaya fluks magnet disebut bantalan magnet. Pada saat suatu mekanisme beroperasi dipengaruhi oleh gaya-gaya fisik yang cenderung menggeser porosnya. Untuk mengatasinya, bantalan magnet dilengkapi dengan sistem kendali yang memantau beban dan mengirimkan sinyal untuk mengontrol kekuatan fluks magnet. Magnet, pada gilirannya, memberikan gaya yang lebih kuat atau lebih lemah pada rotor, menjaganya tetap pada posisi sentral.

Bantalan magnet telah menemukan penerapan luas dalam industri. Ini sebagian besar adalah mesin turbo yang kuat. Karena tidak adanya gesekan dan, oleh karena itu, kebutuhan untuk menggunakan pelumas, keandalan mesin meningkat berkali-kali lipat. Praktis tidak ada keausan pada komponennya. Kualitas karakteristik dinamis juga meningkat dan efisiensi meningkat.

Bantalan magnet aktif

Bantalan magnet, di mana medan gaya dibuat menggunakan elektromagnet, disebut aktif. Posisi elektromagnet terletak pada bantalan stator, rotor diwakili oleh poros logam. Seluruh sistem yang memastikan bahwa poros tertahan di dalam unit disebut suspensi magnetik aktif (AMP). Ini memiliki struktur yang kompleks dan terdiri dari dua bagian:

• blok bantalan;
• sistem kendali elektronik.

Elemen dasar AMP

• Bantalan radial. Perangkat yang memiliki elektromagnet pada statornya. Mereka memegang rotor. Rotor memiliki pelat feromagnet khusus. Ketika rotor digantung pada titik tengah, tidak ada kontak dengan stator. Sensor induktif memantau penyimpangan sekecil apa pun pada posisi rotor di ruang angkasa dari posisi nominal. Sinyal dari mereka mengontrol kekuatan magnet pada satu titik atau lainnya untuk mengembalikan keseimbangan dalam sistem. Celah radial 0,50-1,00 mm, celah aksial 0,60-1,80 mm.

• Magnetik bekerja dengan cara yang sama seperti radial. Piringan dorong dipasang pada poros rotor, di kedua sisinya terdapat elektromagnet yang dipasang pada stator.
• Bantalan pengaman dirancang untuk menahan rotor saat perangkat dimatikan atau dalam situasi darurat. Selama pengoperasian, bantalan magnet tambahan tidak digunakan. Jarak antara keduanya dan poros rotor adalah setengah dari jarak bantalan magnet. Elemen keselamatan dirakit berdasarkan perangkat bola atau
• Kontrol elektronik meliputi sensor posisi poros rotor, konverter dan amplifier. Seluruh sistem bekerja berdasarkan prinsip penyesuaian fluks magnet di setiap modul elektromagnet.

Bantalan magnet pasif

Bantalan magnet magnet permanen merupakan sistem penahan poros rotor yang tidak menggunakan rangkaian kontrol yang disertakan masukan. Levitasi dilakukan hanya karena kekuatan magnet permanen berenergi tinggi.

Kerugian dari suspensi semacam itu adalah perlunya menggunakan penghentian mekanis, yang menyebabkan terbentuknya gesekan dan berkurangnya keandalan sistem. Penghenti magnet dalam arti teknis belum diterapkan di sirkuit ini. Oleh karena itu, dalam praktiknya, bantalan pasif jarang digunakan. Ada model yang dipatenkan, misalnya suspensi Nikolaev, yang belum direplikasi.

Pita magnetik pada bantalan roda

Istilah "magnetik" mengacu pada sistem ASB, yang banyak digunakan pada mobil modern. Bantalan ASB dibedakan dengan fakta bahwa ia memiliki sensor kecepatan roda bawaan di dalamnya . Itu dibangun berdasarkan cincin magnet yang menggantikan kutub elemen yang merasakan perubahan fluks magnet.

Saat bantalan berputar, terjadi perubahan konstan pada medan magnet yang diciptakan oleh cincin magnet. Sensor mencatat perubahan ini, menghasilkan sinyal. Sinyal kemudian masuk ke mikroprosesor. Berkat dia, sistem seperti ABS dan ESP berfungsi. Mereka sudah memperbaiki pengoperasian mobil. ESP bertanggung jawab atas stabilisasi elektronik, ABS mengatur putaran roda, dan tingkat tekanan dalam sistem mengontrol rem. Ini memonitor pengoperasian sistem kemudi, akselerasi lateral, dan juga mengatur pengoperasian transmisi dan mesin.

Keunggulan utama bearing ASB adalah kemampuannya dalam mengontrol kecepatan putaran bahkan pada kecepatan yang sangat rendah. Pada saat yang sama, berat dan dimensi hub ditingkatkan, dan pemasangan bantalan disederhanakan.

Cara membuat bantalan magnet

Tidak sulit membuat bantalan magnet sederhana dengan tangan Anda sendiri. Ini tidak cocok untuk penggunaan praktis, tetapi jelas akan menunjukkan kemampuan gaya magnet. Untuk melakukan ini, Anda memerlukan empat magnet neodymium dengan diameter yang sama, dua magnet dengan diameter sedikit lebih kecil, sebuah poros, misalnya sepotong tabung plastik, dan penahan, misalnya toples kaca berukuran setengah liter. Magnet yang berdiameter lebih kecil ditempelkan pada ujung tabung dengan menggunakan lem panas sehingga tampak seperti kumparan. Sebuah bola plastik direkatkan ke bagian luar salah satu magnet di tengahnya. Kutub yang identik harus menghadap ke luar. Empat buah magnet yang kutubnya sama menghadap ke atas diletakkan berpasangan dengan jarak sepanjang ruas tabung. Rotor ditempatkan di atas magnet yang tergeletak dan pada sisi tempat bola plastik direkatkan ditopang dengan toples plastik. Sekarang bantalan magnet sudah siap.

Dalam berbagai produk elektromekanis modern dan produk teknis, bantalan magnet merupakan komponen utama yang menentukan karakteristik teknis dan ekonomi serta meningkatkan masa pengoperasian bebas masalah. Dibandingkan dengan bantalan tradisional, bantalan magnet sepenuhnya menghilangkan gaya gesekan antara bagian yang diam dan bagian yang bergerak. Kehadiran properti ini memungkinkan penerapan peningkatan kecepatan dalam desain sistem magnetik. Bantalan magnetik terbuat dari bahan superkonduktor suhu tinggi, yang secara rasional mempengaruhi sifat-sifatnya. Properti ini mencakup pengurangan biaya yang signifikan untuk desain model sistem pendingin dan parameter penting seperti pemeliharaan jangka panjang bantalan magnet dalam kondisi kerja.

Prinsip pengoperasian suspensi magnetik

Prinsip pengoperasian suspensi magnetik didasarkan pada penggunaan levitasi bebas, yang diciptakan oleh medan magnet dan listrik. Poros berputar yang menggunakan suspensi seperti itu, tanpa menggunakan kontak fisik, secara harfiah ditangguhkan dalam medan magnet yang kuat. Kecepatan relatifnya berlalu tanpa gesekan dan keausan, dan keandalan tertinggi tercapai. Komponen fundamental dari suspensi magnetik adalah sistem magnetik. Tujuan utamanya adalah untuk menciptakan medan magnet dengan bentuk yang diperlukan, memberikan karakteristik traksi yang diperlukan di area kerja dengan kontrol perpindahan rotor tertentu dan kekakuan bantalan itu sendiri. Parameter bantalan magnet tersebut secara langsung bergantung pada desain sistem magnet, yang harus dikembangkan dan dihitung berdasarkan itu berat dan ukuran komponen - sistem pendingin kriogenik yang mahal. Kemampuan medan elektromagnetik dari suspensi magnetik dapat dilihat dengan jelas dalam pengoperasian mainan anak-anak Levitron. Dalam praktiknya, suspensi magnetik dan listrik ada dalam sembilan jenis, berbeda dalam prinsip pengoperasiannya:

• suspensi magnetik dan hidrodinamik;
• suspensi yang menggunakan magnet permanen;
• bantalan magnet aktif;
• gantungan AC;
• LC - jenis suspensi resonansi;
• bantalan induksi;
• jenis suspensi diamagnetik;
• bantalan superkonduktor;
• suspensi elektrostatis.

Jika kita menguji semua jenis suspensi ini dalam hal popularitas, maka dalam kenyataan saat ini, bantalan magnet aktif (AMP) telah mengambil posisi terdepan. Secara tampilan, mereka mewakili sistem perangkat mekatronik di mana keadaan stabil rotor dicapai oleh gaya tarik magnet yang ada. Gaya-gaya ini bekerja pada rotor dari sisi elektromagnet, listrik di mana itu dikonfigurasi oleh sistem kontrol otomatis pada sinyal sensor dari unit kontrol elektronik. Unit kontrol tersebut dapat menggunakan analog tradisional atau sistem pemrosesan sinyal digital yang lebih inovatif. Bantalan magnet aktif memiliki karakteristik dinamis yang sangat baik, keandalan dan efisiensi tinggi. Kemampuan unik dari bantalan magnet aktif berkontribusi pada penerapannya secara luas. AMP digunakan secara efektif, misalnya, pada peralatan berikut:
- unit turbin gas;
- sistem rotor berkecepatan tinggi;
- motor listrik;
- turboexpander;
- perangkat penyimpanan energi inersia, dll.
Saat ini, bantalan magnet aktif memerlukan sumber arus eksternal dan peralatan kontrol yang mahal dan rumit. Saat ini, pengembang AMP secara aktif bekerja untuk membuat bantalan magnet tipe pasif.

Perhatian!!!

Anda menonaktifkan JavaScript dan Cookie!

Agar situs berfungsi dengan baik, Anda harus mengaktifkannya!

Bantalan magnet aktif

Bantalan magnet aktif (AMP)
(diproduksi oleh S2M Société de Mécanique Magnétique SA, 2, rue des Champs, F-27950 St. Marcel, Prancis)

Area utama penerapan bantalan magnet aktif adalah sebagai bagian dari mesin turbo. Konsep tanpa oli pada kompresor dan turboexpander memungkinkan pencapaian keandalan tertinggi juga karena kurangnya keausan pada komponen mesin. Bantalan magnet aktif (AMP) menemukan segalanya penerapan yang lebih besar di banyak industri. Untuk meningkatkan karakteristik dinamis, meningkatkan keandalan dan efisiensi, bantalan magnet aktif non-kontak digunakan.

Prinsip pengoperasian bantalan magnet didasarkan pada efek levitasi dalam medan magnet. Poros pada bantalan seperti itu benar-benar tergantung di medan magnet yang kuat. Sistem sensor secara konstan memonitor posisi poros dan mengirimkan sinyal ke magnet posisi stator, menyesuaikan gaya tarik-menarik di satu sisi atau lainnya.

1 . gambaran umum sistem AMP

Suspensi magnet aktif terdiri dari 2 bagian terpisah:

Bantalan;

Sistem kontrol elektronik

Suspensi magnet terdiri dari elektromagnet (kumparan daya 1 dan 3) yang menarik rotor (2).

komponen AMP

1. Bantalan radial

Rotor bantalan radial, dilengkapi dengan pelat feromagnetik, ditahan oleh medan magnet yang diciptakan oleh elektromagnet yang terletak di stator.

Rotor ditempatkan dalam keadaan tersuspensi di tengah, tanpa bersentuhan dengan stator. Posisi rotor dikendalikan oleh sensor induktif. Mereka mendeteksi setiap penyimpangan dari posisi nominal dan memberikan sinyal yang mengontrol arus dalam elektromagnet untuk mengembalikan rotor ke posisi nominalnya.

4 kumparan ditempatkan di sepanjang sumbu V dan W , dan bergeser pada sudut 45° dari sumbu X dan Y , pegang rotor di tengah stator. Tidak ada kontak antara rotor dan stator. Jarak bebas radial 0,5-1 mm; jarak aksial 0,6-1,8 mm.

2. Bantalan dorong

Bantalan dorong bekerja dengan prinsip yang sama. Elektromagnet berbentuk cincin permanen terletak pada kedua sisi piringan dorong yang dipasang pada poros. Elektromagnet dipasang pada stator. Disk dorong dipasang pada rotor (misalnya, menggunakan pendaratan panas). Sensor posisi aksial biasanya terletak di ujung poros.

3. Penunjang (asuransi)

bantalan

Bantalan bantu digunakan untuk menopang rotor saat mesin berhenti dan jika terjadi kegagalan sistem kendali AMS. Selama pengoperasian normal, bantalan ini tetap diam. Jarak antara bantalan bantu dan rotor biasanya sama dengan setengah celah udara, namun jika perlu dapat dikurangi. Bantalan bantu sebagian besar adalah bantalan bola berpelumas padat, tetapi jenis bantalan lain seperti bantalan biasa juga dapat digunakan.

4. Sistem kendali elektronik

Sistem kontrol elektronik mengontrol posisi rotor dengan memodulasi arus yang melewati elektromagnet tergantung pada nilai sinyal dari sensor posisi.

5. Sistem pemrosesan elektronik sinyal

Sinyal yang dikirim oleh sensor posisi dibandingkan dengan sinyal referensi yang sesuai dengan posisi nominal rotor. Jika sinyal referensinya nol, posisi nominalnya sesuai dengan pusat stator. Saat mengubah sinyal referensi, Anda dapat memindahkan posisi nominal setengah celah udara. Sinyal deviasi sebanding dengan perbedaan antara posisi nominal dan posisi rotor saat ini. Sinyal ini ditransmisikan ke prosesor, yang kemudian mengirimkan sinyal koreksi ke power amplifier.

Rasio sinyal keluaran terhadap sinyal deviasiditentukan oleh fungsi alih. Fungsi transfer dipilih untuk mempertahankan rotor seakurat mungkin pada posisi nominalnya dan mengembalikannya dengan cepat dan lancar ke posisi ini jika terjadi gangguan. Fungsi transfer menentukan kekakuan dan redaman suspensi magnetik.

6. Penguat daya

Perangkat ini menyuplai elektromagnet bantalan dengan arus yang diperlukan untuk menciptakan medan magnet yang bekerja pada rotor. Kekuatan amplifier bergantung pada gaya maksimum elektromagnet, celah udara, dan waktu respons sistem kontrol otomatis (yaitu kecepatan di mana gaya ini harus diubah ketika mengalami gangguan). Dimensi fisik sistem elektronik tidak mempunyai hubungan langsung dengan berat rotor mesin; kemungkinan besar berkaitan dengan rasio indikator antara besarnya interferensi dan berat rotor. Oleh karena itu, cangkang kecil akan cukup untuk mekanisme besar yang dilengkapi dengan rotor yang relatif berat dan hanya mengalami sedikit gangguan. Pada saat yang sama, mekanisme yang mengalami gangguan lebih besar harus dilengkapi dengan kabinet listrik yang besar.

2. Beberapa ciri AMP

Celah udara

Celah udara adalah ruang antara rotor dan stator. Jumlah kesenjangan yang ditunjukkan e, tergantung diameternya D rotor atau bantalan.

Biasanya, nilai-nilai berikut biasanya digunakan:

D (mm)	e(mm)
< 100	0,3 - 0,6
100 - 1 000	0,6 - 1,0

Kecepatan rotasi

Kecepatan putaran maksimum bantalan magnet radial hanya bergantung pada karakteristik pelat rotor elektromagnetik, yaitu ketahanan pelat terhadap gaya sentrifugal. Saat menggunakan sisipan standar, kecepatan periferal hingga 200 m/s dapat dicapai. Kecepatan putaran bantalan magnet aksial dibatasi oleh hambatan piringan dorong baja tuang. Kecepatan periferal 350 m/s dapat dicapai dengan menggunakan peralatan standar.

Beban AMP tergantung pada bahan feromagnetik yang digunakan, diameter rotor dan panjang longitudinal stator suspensi. Beban spesifik maksimum AMP yang terbuat dari bahan standar adalah 0,9 N/cm². Ini muatan maksimum lebih kecil dibandingkan dengan nilai yang sesuai dari bantalan klasik, namun, kecepatan periferal tinggi yang diizinkan memungkinkan diameter poros ditingkatkan untuk mendapatkan permukaan kontak sebesar mungkin dan oleh karena itu batas beban yang sama seperti untuk bantalan klasik tanpa memerlukannya. untuk menambah panjangnya.

Konsumsi daya

Bantalan magnet aktif memiliki konsumsi energi yang sangat rendah. Konsumsi energi ini berasal dari rugi-rugi akibat histeresis, arus eddy (arus Foucault) pada bantalan (daya diambil dari poros) dan rugi-rugi panas pada selubung elektronik. AMP mengkonsumsi energi 10-100 kali lebih sedikit dibandingkan mekanisme klasik dengan ukuran yang sebanding. Konsumsi energi sistem kendali elektronik yang memerlukan sumber daya eksternal juga sangat rendah. Baterai digunakan untuk menjaga kondisi pengoperasian gimbal jika terjadi kegagalan jaringan - dalam hal ini baterai menyala secara otomatis.

Kondisi sekitar

AMP dapat dipasang langsung di lingkungan pengoperasian, sehingga sepenuhnya menghilangkan kebutuhan akan sambungan dan perangkat yang sesuai, serta penghalang untuk isolasi termal. Saat ini, bantalan magnet aktif beroperasi dalam berbagai kondisi: vakum, udara, helium, hidrokarbon, oksigen, air laut, dan uranium heksafluorida, serta pada suhu -253.° Dari hingga + 450 ° DENGAN.

3. Keuntungan bantalan magnet

• Non-kontak/tanpa cairan
  - tidak ada gesekan mekanis
  - tanpa minyak
  - peningkatan kecepatan periferal
  
• Peningkatan keandalan
  - keandalan operasional kabinet kontrol > 52.000 jam.
  - keandalan operasional bantalan EM > 200.000 jam.
  - hampir ketidakhadiran total pemeliharaan preventif
  
• Dimensi mesin turbo lebih kecil
  - kurangnya sistem pelumasan
  - dimensi lebih kecil (P = K*L*D²*N)
  - berat lebih sedikit
  
• Pemantauan
  - menanggung beban
  - beban mesin turbo
• Parameter yang Dapat Disesuaikan
  - sistem kontrol bantalan magnet aktif
  - kekakuan (bervariasi tergantung pada dinamika rotor)
  - redaman (bervariasi tergantung pada dinamika rotor)
  
• Pengoperasian tanpa segel (kompresor dan penggerak dalam satu wadah)
  - bantalan dalam gas proses
  - rentang suhu pengoperasian yang luas
  - optimalisasi dinamika rotor dengan memperpendeknya

Keuntungan yang tidak dapat disangkal dari bantalan magnet adalah tidak adanya permukaan gesekan, dan akibatnya, keausan, gesekan, dan yang paling penting, tidak adanya penyimpangan dari bantalan magnet. wilayah kerja partikel yang dihasilkan selama pengoperasian bantalan konvensional.

Bantalan magnet aktif dicirikan oleh kapasitas beban tinggi dan kekuatan mekanik. Mereka dapat digunakan kapan kecepatan tinggi rotasi, serta di ruang tanpa udara dan pada suhu yang berbeda.

Materi disediakan oleh perusahaan “S2M”, Perancis ( www.s2m.fr).

Banyak konsumen yang percaya akan hal ini bantalan magnet semacam “kotak hitam”, meskipun sudah cukup lama digunakan dalam industri. Mereka biasanya digunakan dalam transportasi atau persiapan gas alam, dalam proses pencairannya dan sebagainya. Mereka sering digunakan oleh kompleks pemrosesan gas terapung.

Bantalan magnetik beroperasi dengan levitasi magnetik. Mereka bekerja berkat gaya yang dihasilkan oleh medan magnet. Dalam hal ini, permukaannya tidak saling bersentuhan, sehingga tidak perlu pelumasan. Bantalan jenis ini mampu berfungsi meski dalam kondisi yang agak keras, yaitu pada suhu kriogenik, tekanan ekstrem, kecepatan tinggi, dan sebagainya. Pada saat yang sama, bantalan magnet menunjukkan keandalan yang tinggi.

Rotor bantalan radial, yang dilengkapi dengan pelat feromagnetik, ditahan pada posisi yang diinginkan dengan bantuan medan magnet yang diciptakan oleh elektromagnet yang ditempatkan pada stator. Fungsi bantalan aksial didasarkan pada prinsip yang sama. Dalam hal ini, di seberang elektromagnet pada rotor, terdapat piringan yang dipasang tegak lurus terhadap sumbu rotasi. Posisi rotor dipantau oleh sensor induksi. Sensor-sensor ini dengan cepat mendeteksi semua penyimpangan dari posisi nominal, sebagai akibatnya mereka menghasilkan sinyal yang mengontrol arus dalam magnet. Manipulasi ini memungkinkan Anda menahan rotor pada posisi yang diinginkan.

Keuntungan dari bantalan magnet tidak dapat disangkal: tidak memerlukan pelumasan, tidak mengancam lingkungan, mengkonsumsi sedikit energi dan, karena tidak adanya bagian yang bersentuhan dan bergesekan, beroperasi dalam waktu yang lama. Selain itu, bantalan magnet memiliki level rendah getaran Saat ini ada model dengan sistem pemantauan dan kontrol kondisi bawaan. Saat ini, bantalan magnetik terutama digunakan dalam turbocharger dan kompresor untuk gas alam, hidrogen dan udara, dalam teknologi kriogenik, dalam unit pendingin, dalam turboexpander, dalam teknologi vakum, dalam generator listrik, dalam peralatan kontrol dan pengukuran, dalam pemolesan berkecepatan tinggi, mesin penggilingan dan penggilingan.

Kerugian utama dari bantalan magnet- ketergantungan pada medan magnet. Hilangnya medan dapat menyebabkan kegagalan sistem yang sangat besar, sehingga sering digunakan dengan bantalan pengaman. Biasanya, bantalan ini digunakan sebagai bantalan gelinding yang dapat menahan dua atau satu kegagalan model magnetik, setelah itu diperlukan penggantian segera. Juga untuk bantalan magnet, besar dan sistem yang kompleks kontrol yang secara signifikan mempersulit pengoperasian dan perbaikan bantalan. Misalnya, kabinet kendali khusus sering dipasang untuk mengendalikan bantalan ini. Kabinet ini merupakan pengontrol yang berinteraksi dengan bantalan magnet. Dengan bantuannya, arus disuplai ke elektromagnet, yang mengatur posisi rotor, menjamin rotasi non-kontak dan mempertahankan posisi stabilnya. Selain itu, selama pengoperasian bantalan magnet, masalah pemanasan belitan bagian ini mungkin timbul, yang terjadi karena lewatnya arus. Oleh karena itu, sistem pendingin tambahan terkadang dipasang dengan beberapa bantalan magnet.

Salah satu produsen bantalan magnet terbesar- Perusahaan S2M yang ikut serta dalam pengembangan secara lengkap lingkaran kehidupan bantalan magnet serta motor magnet permanen: mulai dari pengembangan hingga commissioning, produksi, dan solusi praktis. S2M selalu berkomitmen pada kebijakan inovatif yang bertujuan menyederhanakan desain bantalan untuk mengurangi biaya. Dia mencoba membuat model magnetik lebih mudah diakses untuk digunakan lebih luas oleh pasar konsumen industri. Perusahaan manufaktur berbagai kompresor dan pompa vakum, terutama untuk industri minyak dan gas, berkolaborasi dengan S2M. Pada suatu waktu, jaringan layanan S2M tersebar di seluruh dunia. Kantornya berada di Rusia, Cina, Kanada dan Jepang. Pada tahun 2007, S2M diakuisisi oleh grup SKF seharga lima puluh lima juta euro. Saat ini, bantalan magnetik yang menggunakan teknologinya diproduksi oleh divisi manufaktur A&MC Magnetic Systems.

Kompak dan ekonomis sistem modular, dilengkapi dengan bantalan magnet, semakin banyak digunakan di industri. Dibandingkan dengan teknologi tradisional konvensional, mereka memiliki banyak keunggulan. Berkat miniatur sistem motor/bantalan yang inovatif, integrasi sistem tersebut ke dalam produk seri modern menjadi mungkin. Mereka digunakan saat ini di industri teknologi tinggi (produksi semikonduktor). Penemuan dan perkembangan terkini di bidang bantalan magnet jelas ditujukan untuk memaksimalkan penyederhanaan struktural produk ini. Hal ini untuk mengurangi biaya bearing, sehingga lebih mudah diakses oleh pasar industri yang lebih luas yang jelas membutuhkan inovasi tersebut.

KATA PENGANTAR

Elemen utama dari banyak mesin adalah rotor yang berputar di dalam bantalan. Peningkatan kecepatan putaran dan tenaga mesin putar yang secara simultan cenderung menurunkan massa dan dimensi keseluruhan menjadikan masalah peningkatan ketahanan unit bantalan sebagai prioritas. Selain itu, sejumlah bidang teknologi modern memerlukan bantalan yang dapat beroperasi dengan andal kondisi ekstrim: dalam ruang hampa, pada suhu tinggi dan rendah, teknologi ultra-bersih, di lingkungan yang agresif, dll. Pembuatan bantalan semacam itu juga merupakan masalah teknis yang mendesak.
Solusi terhadap masalah ini dapat dicapai dengan memperbaiki bantalan gelinding dan geser tradisional. dan pembuatan bantalan non-tradisional yang menggunakan prinsip operasi fisik yang berbeda.
Bantalan gelinding dan geser tradisional (cair dan gas) kini telah mencapai tingkat teknis yang tinggi. Namun, sifat dari proses yang terjadi di dalamnya membatasi dan terkadang membuat secara fundamental tidak mungkin menggunakan arah ini untuk mencapai tujuan di atas. Jadi, kekurangan yang signifikan bantalan gelinding adalah adanya kontak mekanis antara bagian yang bergerak dan yang diam serta kebutuhan untuk melumasi jalur balap. Pada bantalan geser tidak ada kontak mekanis, namun sistem pelumas yodium diperlukan untuk membuat lapisan pelumas dan menyegel lapisan ini. Jelas bahwa peningkatan unit penyegelan hanya dapat mengurangi, namun tidak sepenuhnya menghilangkan, penetrasi timbal balik antara pelumas dan lingkungan eksternal.
Bantalan untuk dibuat reaksi dasar medan magnet dan listrik digunakan. Diantaranya, bantalan magnet aktif (AMP) adalah kepentingan praktis terbesar. Pekerjaan AMS didasarkan pada prinsip terkenal suspensi magnetik aktif benda feromagnetik: stabilisasi benda pada posisi tertentu dilakukan oleh gaya tarik magnet yang bekerja pada benda dari elektromagnet yang dikendalikan. Arus pada belitan elektromagnet dihasilkan menggunakan sistem kendali otomatis yang terdiri dari sensor pergerakan tubuh, pengontrol elektronik, dan penguat daya yang ditenagai dari sumber eksternal. energi listrik.
Contoh pertama penggunaan praktis suspensi magnetik aktif dalam alat ukur dimulai pada tahun 40-an abad ke-20. Mereka dikaitkan dengan nama D. Beams dan D. Hriesinger (USA) dan O. G. Katsnelson dan A. S. Edelstein (USSR). Bantalan magnet aktif pertama diusulkan dan dipelajari secara eksperimental pada tahun 1960 oleh R. Sixsmith (AS). Lebar penggunaan praktis AMS di dalam dan luar negeri dimulai pada awal tahun 70-an abad ke-20.
Tidak adanya kontak mekanis dan kebutuhan pelumasan pada AMP menjadikannya sangat menjanjikan di banyak bidang teknologi. Pertama-tama, ini adalah: turbin dan pompa dalam teknologi vakum dan kriogenik; mesin untuk teknologi ultra-bersih dan untuk bekerja di lingkungan yang agresif; mesin dan instrumen untuk instalasi nuklir dan ruang angkasa; horoskop; perangkat penyimpan energi inersia; serta produk untuk teknik mesin umum dan pembuatan instrumen - penggilingan dan penggilingan spindel berkecepatan tinggi, mesin tekstil. sentrifugal, turbin, mesin penyeimbang, dudukan getaran, robot, presisi alat pengukur dll.
Namun, meskipun terdapat keberhasilan-keberhasilan tersebut, penerapan AMJI jauh lebih lambat dari perkiraan yang dibuat pada awal tahun 1970an. Pertama, hal ini disebabkan oleh lambatnya penerimaan industri terhadap inovasi, termasuk AMP. Seperti halnya inovasi apa pun, agar dapat diminati, AMP perlu dipopulerkan.
Sayangnya, pada saat penulisan baris-baris ini, hanya satu buku yang dikhususkan untuk bantalan magnet aktif: G. Schweitzer. N. Bleulerand A. Traxler “Active magnetic bearing”, ETH Zurich, 1994, 244 hal., diterbitkan dalam bahasa Inggris dan bahasa Jerman. Volumenya kecil, buku ini ditujukan terutama kepada pembaca yang baru mengambil langkah pertama dalam memahami masalah yang muncul saat membuat AMP. Dengan memberikan tuntutan yang sangat sederhana pada latar belakang teknik dan matematika pembaca, penulis menyusun ide dan konsep utama dalam urutan yang bijaksana sehingga memungkinkan seorang pemula untuk dengan mudah memahami dan secara konseptual menguasai bidang baru. Tidak diragukan lagi, buku ini adalah sebuah fenomena yang menonjol, dan perannya dalam mempopulerkan buku ini sulit ditaksir terlalu tinggi.
Pembaca mungkin bertanya apakah layak menulis monografi asli, dan tidak membatasi diri pada terjemahan buku yang dikutip di atas ke dalam bahasa Rusia. Pertama, mulai tahun 1992, saya diundang untuk memberikan kuliah tentang AMS di universitas-universitas Rusia. Finlandia dan Swedia. Dari ceramah-ceramah tersebut tumbuhlah sebuah buku. Kedua, banyak rekan saya yang menyatakan keinginannya untuk menerima buku tentang LMP, yang ditulis untuk pengembang mesin dengan AMP. Ketiga, saya juga menyadari bahwa banyak insinyur yang tidak berspesialisasi dalam bidang AMP membutuhkan buku yang mendalami objek kendali elektromagnet.
Tujuan dari buku ini adalah untuk membekali para insinyur dengan metode pemodelan matematika, sintesis dan analisis AMP dan dengan demikian membantu merangsang minat pada bidang teknologi baru ini. Saya yakin buku ini juga akan bermanfaat bagi banyak siswa spesialisasi teknis, terutama selama kursus dan desain diploma. Saat menulis buku ini, saya mengandalkan pengalaman 20 tahun di bidang AMP sebagai direktur ilmiah di laboratorium penelitian pendukung magnet di Institut Politeknik Pskov, Negara Bagian St. Universitas Teknik.
Buku ini berisi 10 bab. Bab 1 memberi Deskripsi Singkat semua kemungkinan jenis suspensi elektromagnetik, yang tujuannya adalah untuk memperluas wawasan pembaca. Bab 2, ditujukan untuk pengguna AMP, memperkenalkan pembaca pada teknologi bantalan magnet aktif - sejarah perkembangan, desain, karakteristik, masalah pengembangan dan beberapa contoh aplikasi praktis. Bab 3 dan 4 memberikan metodologi untuk menghitung rangkaian magnetik bantalan. Elektromagnet sebagai objek kendali dipelajari pada Bab 5. Pada Bab 6, masalah sintesis pengontrol dan analisis dinamika suspensi magnetik daya tunggal diselesaikan. Ini adalah bab tentang cara mengontrol gimbal dan apa yang dapat menghalangi Anda mencapai kualitas dinamis yang diperlukan. Tempat sentral ditempati oleh Bab 7, yang membahas masalah pengendalian suspensi rotor kaku yang memiliki lima derajat kebebasan, mengkaji interaksi suspensi dan motor penggerak, dan juga menyentuh masalah pembuatan mesin listrik tanpa dasar. Pengaruh deformasi lentur elastis rotor terhadap dinamika gimbal dibahas pada Bab 8. Bab 9 dikhususkan untuk kontrol digital gimbal. Bab 10 terakhir membahas sejumlah aspek dinamis yang terkait dengan penerapan gantungan rotor di AMP.
Mengenai daftar referensi di akhir buku ini, saya belum mencoba memasukkan semua artikel sejarah penting tentang AMP, dan saya meminta maaf kepada para peneliti yang kontribusinya pada bidang ini tidak disebutkan.
Karena cakupan topiknya sangat luas, ternyata tidak mungkin mempertahankan satu sistem konvensi di seluruh buku ini. Namun, setiap bab menggunakan notasi yang konsisten.
Saya berterima kasih kepada guru saya, profesor David Rakhmilevich Merknn dan Anatoly Saulovnch Kelzon - mereka berkontribusi besar terhadap penerbitan buku ini. Saya ingin mengucapkan terima kasih kepada rekan-rekan saya di laboratorium pendukung magnet dan universitas, terutama Fedor Georgievich Kochevin, Mikhail Vadimovich Afanasyev. Valentin Vasilievich Andreen, Sergei Vladimirovich Smirnov, Sergei Gennadievich Stebikhov dan Igor Ivanovich Morozov, yang melalui usahanya banyak mesin dengan AMP diciptakan. Percakapan dan kerja sama dengan Profesor Kamil Shamsuddnovich Khodzhaen dan profesor asosiasi Vladimir Aleksandrovich Andreev, Valery Georgievich Bogov dan Vyacheslav Grigorievich Matsevich juga bermanfaat bagi saya. Saya juga ingin mengucapkan terima kasih atas kontribusi mahasiswa pascasarjana dan mahasiswa pascasarjana yang bekerja dengan saya dengan sangat antusias di bidang AMP - ini adalah Grigory Mikhailovich Kraizman, Nikolai Vadimovich Khmylko, Arkady Grigorievich Khrostitsky, Nikolai Mikhailovich Ilyin, Alexander Mikhailovich Vetlntsyn dan Pavel Vasilievich Kiselev. Bantuan teknis yang diberikan oleh Elena Vladimirovna Zhuravleva dan Andrei Semenovich Leontiev dalam mempersiapkan naskah untuk diterbitkan patut mendapat perhatian khusus.
Saya ingin mengucapkan terima kasih kepada Perusahaan Teknik Pskov dan Institut Politeknik Pskov atas bantuan mereka dalam membiayai penerbitan buku ini.