Э.Т. Брук, В.Е. Фертман - «Ёж» в стакане. Магнитные материалы - от твердого тела к жидкости (1163240), страница 27
Текст из файла (страница 27)
Пусть магнитная жидкость, приготовленная иа основе смазки, находится Рис. 31. МногосекционНЫЙ МЭГНИТОЖИДКОСТНЫЙ ПОДШИПНИК: 1 — корпус; 2 — постоянные магниты; 8 — кольцевые прокладки; 4 — вал; б — магнитная жидкость. РИС. 36. ПРОСтЕВШаЯ конструккия мэГнитО- ЖИДКОСТНОГО ПОДШИПИИКЗ СКОЛЬЖЕНИЯ-' 1 — подшипник; 2 — вал; 8 — магнитная жидкость; 4 — постоянный магнит. 210 в магнитном поле, неоднородном по толщине зазора между валом и подшипником. Перемещеиие неподвижного вала к втулке под действием собственного веса будет приоста- ВОБЛИНО 4~ М ЭГНИТОЖ ИДКОСТН ЫМ Ф ДЗ БЛАН КЕМ. Есть еще одно достоинство такого подшипиика. При высоких скоростях вращения вала разбрызгиваиию смазки под действием цеитробежиых сил препятствуют все те же магнитиые силы.
Конструкция такого подшипиика иенамного сложнее обычного гидродииамис о'~р . Зо). Известна также конструкция, в которой кольцевой постоянный магнит служит втулкой и образует с валом полость, заполненную магнитной смазкой. Магнит намагничен в осевом направлении и удерживает смазку от вытекания из полости. Если скорость вращения вала невелика, то несущая способность подшипника связана только с неоднородным магнитным полем. Чтобы обеспечить достаточную жесткость подшипника при радиальных смещениях вала, его делают многосекционным. Для этого постоянный магнит набирают из отдельных кольцевых магнитов, намагниченных в радиальном направлении, причем направление намагниченности соседних магнитов противоположное.
В результате магнитные потоки, выходящие из цилиндрических поверхностей в радиальном направлении, искривляются и замыкаются через соседний магнит, так как направление их намагниченностей противоположное. В зависимости от магнитных свойств подшипника и вала кольцевые магниты закрепляют на валу или в корпусе. На рис. 31 приведен продольный разрез многосекционного подшипника с корпусом из магнитного материала и немагнитным валом. Соседние кольцевые магниты разделены немагнитными прокладками. Штриховые линии показывают, как направлены магнитные потоки в подшипнике.
Видно, что величина поля максимальна вблизи внутренних поверхностей магнитов, ограничивающих смазочный слой. Поэтому при смещении вала на него действует возвращающая магнитная сила. Для текстильной промышленности разработан подобный многосекционный подшипник, в котором жидкость не заполняет весь зазор между валом и магнитами, а сосредоточена в области максимальной напряженности. поля, т. е. под немагнитными прокладками. Пространство между магнитожидкостными жгутами заполнено воздухам, который находится также и В зазоре между упорной поверхностью корпуса и торцом вала. Если ни Вил или ни корпус действует осевая нагрузка, то воздух, ограниченный в своих передвижениях магнитРис.
32. Конструкция магнитожндкостного упорного МИЕтс" " пРепятствУет подшипника: СМЕЩЕНИЮ ВИЛИ ТВКОй ! — ферромагнитный вал; 2 — ПОДШИПНИК НОЗЫВЗЕТСя магнитная жидкость; 8 — постоянный магнит. упорным. Другая кон- струкция упорного подшипника приведена на рис. 32. Здесь осевая нагрузка компенсируется перепадом давления в смазочном слое, возникающем из-за неоднородности магнитного поля. Магнитную смазку можно использовать для достижения еще одной цели.
Дело в том, что любые трущиеся детали раньше или позже изнашиваются, происходит истирание поверхности, состоящее в «отрыве» частиц материала. С помощью неоднородного магнитного поля процесс «отрыва» частицы от поверхности можно затруднить; достигают Итога, создавая перепад давления в смазке, который «прижимает» частицу к поверхности. яснений факт увеличения магнитной проводимости зазора, заполненного магнитной жидкостьв. Но главное, пожалуй, состоит в том, что слой магнитной жидкости демпфирует паразитные резонансные колебания акустиче- Рис. 33.
Конструктивная схема громкоговорителя с магнитной жндкостью: ! — катушке; 2 — внешний аолвс; 8 — каркас квтушкн; 4 — конус; о — магннт; 6 — центральный полюс; 7 — магннтнан жндкость. ского элемента и его колебания после ударного возбуждения. Когда вязкость. жидкости подобрана правильно, качества воспроизведения звука становится очень высоким.
Другой параметр, от которого зависят характеристики громкоговорителя, — это намагниченность жидкости. С ее увеличением растет жесткость магнитного демпфера. Есть еще одно немаловажное преимущество громкоговорителей, в которых магнитная жидкость окружает звуковую катушку. При высоких мощностях катушка не перегревается, так как отвод выделяющегося в ней тепла по магнитной жидкости происходит более интенсивно, чем через воздушный слой. Значит, подводимая мощность может быть увеличена (в несколько раз) при тех же температурных характеристиках изоляции проволоки катушки.
Это качество оказалось особенно важным для репродукторов высокого и среднего диапазонов частот. Каковы перспективы развития магнитожидкостных демпферов для громкоговорителей? Прежде всего они связаны с получением магнитных жидкостей, обладавш,их низкой испаряемостью при повышенных температурах, что позволит применять их в акустических системах высокой мощности. Такие системы не очень распространены, зато в массовой продукции магнитные жидкости помогут повысить качество выпускаемых громкоговорителей.
Другие области применения магнитожидкостных демпферов также основаны на свойстве магнитных жидкостей рассеивать кинетическую энергию нежелательных движений и колебаний, переводя ее в тепловую с помощью механизма внутреннего трения. Для одного из американских спутников была разработана система демпфирования угловых колебаний, которая состоит из полого направляющего ребра, заполненного магнитной жидкОстью, н постояннОГО маГнита, движущеГося вдоль ребра при колебаниях спутника вокруг , своей оси. Относительное движение ребра и магнита приводит к уменьшению интенсивности колебаний, энергия которых рассеивается при трении о стенки канала жидкости, удерживаемой магнитным полем.
В противоположность устройствам, основанным на механическом трении, магнитожидкостный демпфер сглаживает процесс торможения от остаточных колебаний. При конструировании систем с шаговым двигателем, обязательно возникает проблема уменьшения времени останова двигателя. Такие системы применяются в точных приборах (например, двухкоординатный самописец), в станках-автоматах и в других автоматизированных устройствах. В чем особенность работы шагового двигателя? В отличие от обычных электрических машин движение его ротора напоминает подъем неисправного лифта: двинулся — остановился. В системах автоматического регулирования время готовности двигателя к следующему циклу сокращают с помощью демпферов. Магнитожидкостный демпфер в отличие от механического не содержит подшипников и внешних движущихся частей, не требует специального обслуживания и не ухудшает характеристик узла вследствие трения. Конструкция его чрезвычайно проста: на конце вала двигателя закреплен немагнитный герметичный корпус, внутри которого в магнитной жидкости взвешена инерционная масса, содержащая пОстОянный магнит (рис.
34). Магнитная жидкость применяется в демпфере с двумя целями: !) инерционная масса взвешивается в жидкости магнитными силами, так что не требуется ни оси, ни подшипников % для ее подвешивания; 2) магнитная жидкость может быть приготовлена с заданной намагниченностью и вязкостью, что обеспечивает соответственно нужный уровень взвешивания инерционной массы и плавное демпфирование. Рис. З4. Магнитожидиостный инерционный демифер: ! — вал двигателя; 2 — зажим; 8 — ма гиитиая жидкость; 4 — иеферромагиитиая крышка; б — сталь; 6 — цилиидрические магиита, ивмагиичеииые вдоль образующей; 7 — иеферромагиитиый корпус.
Принцип действия магнитожидкостного инерционного демпфера таков: корпус, будучи частью вала, испытывает те же вибрации и толчки, что и ротор двигателя. Магнитная жидкость, движущаяся вместе с корпусом и увлекающая во вращение инерционную массу, за счет вязкого трения рассеивает энергию колебаний корпуса, переводя ее в тепло.
Демпфирующая способность узла определяется разностью скоростей корпуса и инерционной массы. Другими словами, когда двигатель и, следовательно, корпус, Останавливаются, пОстО- янный магнит продолжает вращаться, увлекая жидкость и демпфируя колебания корпуса. Другое применение магнитной жидкости как демпфирующей среды в шаговых двигателях состоит в ее размещении непосредственно между статором и ротором типа постоянного магнита без каких-либо изменений в двигателе. Жидкость удерживается в зазоре магнитным полем и снижает время останова ротора в 3 — 4 раза.
В последнее время много пишут о транспорте на «магнитной подушке». При определенных скоростях движения такое транспортное средство отрывается от земли вследствие взаимодействия сверхпроводящих магнитов на своем борту и направляющего желоба. Демпфирование качки «надземного корабля» предполагается осуществлять таким же способом, как в описанном выше демпфере для спутника, тем более, что магнитное поле в системе уже имеется. СОВЕТЫ СПРИНТЕРУ тело движется с постоянным ускорением, если его скорость равномерно возрастает со временем: и=а~ или а=ц/~. Величина а называется ускорением и имеет размерность длины, 2!8 деленной на квадрат времени. Обычно ускорение измеряют в м/с или см/с~. Все тела на Земле падают с одним и тем же ускорением направленным к ее центру и равным 9,8 м/с (его обычно обозначают символом у).
Двигатели, стоящие на автомобилях, самолетах или ракетах, часто характеризуют величиной ускорения, которое с их помощью можно развивать, чтобы знать, за какое время будет достигнута заданная скорость. Такая характеристика называется прием истостью двигателя. Качества бегуна на короткие дистанции тоже во многом определяются его способностью набрать максимальную скорость сразу после старта. Как же измеряют величину ускорения? Нажимая на акселератор автомобиля, можно, конечно, определить ускорение по спидометру.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
