Расчет подшипников на магнитном подвесе

2.12.1. Общие сведения об АМП, обоснование выбора конструкции.

Согласно утверждённому варианту исполнения, конструкция подразумевает использование в качестве опор ротора электромагнитных подвесов.

Идея использовать электрические и магнитные поля для левитации тел существует уже в течении многих веков. Интерес к ней возродился в нашем столетии в связи с развитием приборостроения и машиностроения для измерительной, ядерной, космической, криогенной и других видов техники.

В зависимости от способа создания различают:

- токи в проводнике от внешнего источника тока;

- амперовы токи в постоянном магните;

- токи в ферромагнитном материале, индуцированные постоянным магнитным полем;

- токи в проводнике, индуцированные переменным магнитным полем.

Опоры на постоянных магнитах, вследствие слабой несущей способности, а также реализации запрета Ирншоу, применяются в основном для разгрузки механических опор или в сочетании с активными магнитными опорами, а также в измерительных устройствах.

Весьма привлекателен по ряду преимуществ (простота конструкции, способность работать в агрессивных средах или вакууме, при больших скоростях, создание опор без трения) индукционный подвес. Принцип действия индукционного подвеса основан на том, что подвешиваемое электропроводное тело помещается в высокочастотное поле магнита, а подвеска осуществляется за счет сил отталкивания основного поля и вихревых токов, наведенных этим полем в подвешиваемом теле. Важной областью применения ИП является бестигельная плавка сверхчистых металлов. Суть ее заключается в том, что кусок металла нагревается и плавится индукционным путем за счет энергии магнитного поля подвеса. Существенный недостаток - большие энергетические затраты (до 100 Вт на 1 Н нагрузки) - является основным препятствием широкому практическому внедрению ИП.

Также известны электростатический подвес, электромагнитный подвес с резонансной цепью, кондукционный, диамагнитный, сверхпроводящий и магнитогидродинамический подвесы, но их применение в общетехнических конструкциях (например, турбокомпрессор) не оправдано из-за ряда недостатков схем (создание специальных условий, низкая несущая способность, высокое энергопотребление, высокая стоимость).

Наиболее широко в современной технике применяется активный магнитный подвес (далее - АМП). Он имеет ряд преимуществ, делающих его столь популярным по сравнению с другими типами бесконтактных опор:

- грузоподъемность АМП значительно выше, чем у прочих типов бесконтактных опор (40-80 Н/см2);

- высокая механическая прочность;

- возможность осуществления устойчивой неконтактной подвески тела;

- возможность изменения жесткости и демпфирования в широких пределах.