В.Е. Фертман - Магнитные жидкости (1163283), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Орлова и В. В. Подгоркова (1985) показали, что у магнитных смазочных материалов на основе кремнийорганических жидкостей во внешнем поле улучшаются противозадирные свойства. П. А. Курапов (1987) исследовал смазочную способность магнитных жвдкостей на основе парафннового масла в условиях полужидкостной смазки с добавлением специальных присадок (например, фтороргаш:ческого ПАВ ЭО-1) и показал, что износ пар трения прп магнитном удержании смазки в зоне скольжения деталей снижается. Конструктнвныс особенности магнитных систем смазки исследованы Ю.
О. Михалевым, А. М. Земляковым и А. И. Лапочкиным (1987). 3.2.6. Демпфирующие устройства Принцип действия жидкостных демпферов достаточно прост — благодаря внутреннему трению в жидкости диссипнруется кинетическая энергия нежелательных механических перемещений и колебаний. два свойства магнитной жидкости обусловили ее успешное использование в демпферах вращательных колебаний.
Прежде всего— это квсплываппе» в магнитной жидкости над немагнитиой стенкой твердого тела, которое обладает собственным магнитным моментом, Во-вторых, при производстве магнитных жидкостей легко регулировать их намагниченность и вязкость, которые в свою очередь влияют на демпфпрующие характеристики устройства. Этн свойства успешно используются в магнитожндкостных инерци- 131 онных демпферах. Так называемая инерционная масса 3, которая представляет собой намагниченный наборный стальной цилиндр, «самовзвешнвается» в немагнитном корпусе 4, заполненном магнитной жидкостью 2 1рис. 3.21). Пленка магнитной жидкости между вращающимся корпусом, который крепится непосредственно на валу ! двигателя, и пнерциошюй массой поглощает механическую энергию только в нестационарных режимах Рис 3.21 вращения вала.
При ускорении и торможении вала скорость вращения корпуса демпфера начинает отличаться от скорости инерционной массы и включается механизм внутреннего трения магнитной жидкости, так как появляется относительное движение отдельных слоев магнитной жидкости. Другими словами, инерционная масса при вращении поглощает энергию паразитных вибраций вала в процессе перехода на новую скорость вращения, изза которых время перехода резко возрастает. Другая проблема, разрешаемая с помощью магиитожидкостного инерционного демпфера,— это снижение амплитуды резонансных вибраций двигателя, которые могут привести к скачкообразному падению выходного момента двигателя.
Прн вращении вала с постоянной скоростью инерционная масса вращается с той же угловой скоростью, что и корпус, т. е. весь блок вращается как одно целое, 132 ие вызывая дпссипации кииетяческой энергии. Следовательно, демпфирующая характеристика блока зависит от разности скоростей вращения коРпуса и инерционной массы, а таклге от вязкости магнитной жидкости, Описанный магнитожидкостный демпфер был разработан фирмой еГеггойц(г(1сз Согрога1юпя для систем с шаговым двигателем, у которого ротор переводится из одного углового положения в другое под действием одиночного электрического импульса или серии таких импульсов.
При таком ступенчатом вращении ротора значительно уменьшается время действия нагрузки, что позволяет добиться высокой точности при установке двухкоординатиого стола в заданном положеннн в прецизионных системах планарной технологии. Два магнитожидкостных инерционных демпфера (для двух двигателей координатного стола) сократили время его установления в заданном положении, что привело к увеличению производительности оборудования и повышению качества обработки материала.
Чтобы иметь воможность изменять технические характеристики демпфера в зависимости от условий работы шагового двигателя, для каждого типоразмера предлагаются три магнитные жидкости с разной вязкостью. К. Рэй (К, Ка)) и Р. Московиц (К. Мозкотч((х) (1980) предложили использовать магиитожидкостные инерционные демпферы для автоматизации процесса индексации каталожных карточек в библиотеках. Два щаговых двигателя перемещают ленту, на которой располагаются карточки. Шаговые двигатели ускоряют свое вращение после того, как карточка поступила на индексирующую станцию. Именно в этот период возможен срыв режима ступенчатого вращения двигателя, так как время стабилизации механической системы может оказаться больше, чем время одиночного импульса.
В этом случае система не срабатывает, и карточка ие индексируется. С помощью двух магнитожидкостиых демпферов удалось уменьшить время стабилизации системы и обеспечнть бесперебойность процесса индексации. Они же описали шаговые двигатели малой мощности с ротором, набранным из постоянных магнитов. В этих двигателях зазор между ротором и статором заполнен магнитной жидкостью. Жидкость удерживается в зазоре магнитным полем, а сдвиговое течение обеспечивает вязкую диссипацию механической энергии.
В результате уменьшается время стабилизации ротора. ~зз На рнс. 3.22 изображена конструкция магнитожндкостного демпфера для подавления нежелательных линейных колебаний системы. На валу 1, поступательные вибрации которого необходимо устранить, устанавливается полый поршень 8 из магннтомягкого материала, содержащий постоянный кольцевой магнит 4. Цилиндрический слой магнитной жидкости 2 между немагнитным корпусом и поршнем в процессе сдвиговых деформаций диссипирует энергию вибраций вала. Магнитожндк о с т н ы е демпферы успешно применяются в измерительных приборах.
Фирмой <се(зпег Сс(п(го!зь разработан измеритель расхода жидкости (рпс. 3.23), в котором вертикальное перемещение конусообразно~о поплавка 1 под т Ю действием потока 2 с по- Ю мощью двух магнитов преобразуется во вращательное движение стрелки 8. Две капли магнитной жидкости 4 размещают в зазоре между цилиндрическим магнитом б и немагнитным корпусом Рис. 3.22 б вблизи полюсов магнита.
Отметим, что в этом устройстве не нужно создавать неоднородность магнитного поля для локализации жидкости. Прн возникновении вихревых течений колебания стрелки демпфируются магнитной жидкостью и прибор показывает только изменения среднего расхода жидкости. Ротационный впскозиметр для измерения вязкости чернил, созданный фирмой «Сгоз!(е!<Ь (рис.
3.24), содержит постоянный цнлпндрический магнит 1, который вместе с полюсными наконечниками 7 жестко крепится к внешнему немагннтному цилиндру 8, приводимому во вращение со скоростью п=2000 об/мнн электродвигателем 2. Как и в классической конструкпии магнитожидкостного герметизатора, магнитная жидкость 4 удерживается в кольцевом зазоре между полюспыми наконечниками и цилиндрическим корпусом 8 из магнитомягкого !34 материала. Корпус в свою очередь жестко связан со второй частью внешнего цилиндра 5, внутри которого располагается тонкий цилиндрический торсион, передающий момент вращения от цилиндра 3 коническому элементу 6. По углу закручивания торсиоиа рассчитывают вязкость чернил.
Магнитожидкостный демпфер сглаживает вращательные вибрации торсиона в период запуска и останова вискозиметра. Демпфирующая характеристика узла обратно пропорциональна величине радиального зазора, заполненного магнитной жидкостью. Описанный магнитожидкостный демпфер выполнен так же, как и магнитожидкостный герметизатор, в котором источник магнитного поля вместе с концентраторами расположен на нращающемся валу.
Следовательно, любой магнитожидкостный герметизатор вращающегося вала, кроме своего основного назначения — разделять две области с разным давлением,— может также 2 демпфировать нежелательные колебания вала. Применение такого магиитожидкостного демпферагерметизатора описано К. Раем и Р. Московицем (!980). Вал с магиитожидкостным герметизатором соединен с колебатель- Рис.
3.23 Рис. 3.24 Ьзв ной системой, которая представляет собой дроссельную заслонку, регулирующую поступление воздуха в карбюратор двигателя. Герметизатор обеспечивает изоляцию измерительного устройства от воздуха и в то же время устраняет вибрации заслонки, вызванные гидродинамическими пульсациями воздушного потока. В зависимости от положения заслонки, определяющего объем поступающего в карбюратор воздуха, потенцнометр измерительного устройства формирует электрический сигнал, который задает требуемый расход топлива. При отсутствии демпфера поворот заслонки в новое положение сопровождается вибрациями, которые приводят к отклонению стехиометрического отношения воздух — топливо от оптимального значения.
Применение в описанной системе магнитожидкостного демпфера-герметизатора поддерживает стехиометрическое отношение близким к оптимальному значению н„следовательно, улучшает технические характеристики двигателя. Отметим егце одно достоинство магнитожидкостных демпферов: они могут применяться в оборудовании, произвольно ориентированном в пространстве, а также в условиях, близких к невесомости, В этом случае магнитная жидкость удерживается в заданном положении внешним магнитным полем без специальных герметизирующих приспособлений. 3.2.7. Измерительные приборы Первый измерительный прибор, принцип действия которого основынается на зависимости давления в магнитной жидкости от величины поля в ней, был предложен Р.
Е. Розенцвейгом в 1969 г. Работающьй образец этого прибора, акселерометра, предназначенного для измерения ускорений, был создан в Англии в середине 70-х гг. Чувствительный элемент акселерометра — цилиндрический постоянный магнит 1, намагниченный в осевом направлении, взвешивался в магнитной жидкости 4, которая заполня.ла тонкую трубку из немагнитного материала 2 (рис. 3.25). При радиальном перемещении инерционной массы ее собственное магнитное поле создает в магнитной жидкости центрирующую силу.
Кроме того, магнитная жидкость демпфнрует радиальные и осевые вибрации инерциальной массы. Прп ускоренном горизонтальном движении устройства взвешенный магнит смещается вдоль оси, что регистрируется приемнымн катуш- 136 ками, которые расположены вокруг трубки. По уровню электрического сигнала, с помощью которого магнит удерживается в центральном положении, находят ускорение. Механические стопоры 3 ограничивают перемещение инерционной массы. Три таких чувствительных элемента располагают таким образом, чтобы измерять ускорение по трем перпендикулярным осям, т.
е. получают трехосевой акселерометр. Разработанная конструкция характеризовалась высокой механической прочностью и Рис. 3.25 имела чувствительность около 1/1О 000. Трехосевой акселерометр использовался для контроля пути бура при разведке нефтяных месторождений. Отклонение бура от прямолинейной траектории вызывало появление центробежного ускорения, которое фиксировалось акселерометром. В результате уточнения направления скважин удалось почти вдвое снизить число бурений прн поиске месторождений нефти. В процессе бурения акселерометр выдерживал перегрузку 1000 а и температуру 125 'С, Магнитная жидкость используется в качестве рабочей среды прн неразрушающем контроле изделий. Множество современных устройств содержит детали из немагпнтных материалов с охлаждающими каналами, отверстиями для смазки или внутренними полостями.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
