فرادرسنگاهی جامع به بلبرینگ‌های مغناطیسی
ده‌ها سال است که بلبرینگ‌های مغناطیسی در صنایع مختلفی استفاده می‌شوند. از دلایل این امر می‌توان به مزایایی از جمله نداشتن اصطحکاک، عدم نیاز به روغن کاری و امکان چرخش بدون تماس اشاره کرد.
می‌توان به جای بلبرینگ‌های مکانیکی سنتی که نیاز به تماس فیزیکی با جسم مورد نظر و روغن‌کاری دارند، از یک تکنولوژی استفاده کرد که از یک محوطه مغناطیسی برای چرخش استفاده می‌کند و در نتیجه اصطکاک را از بین می‌برد.
امروزه دو نوع بلبرینگ مغناطیسی مورد استفاده است: بلبرینگ‌های مغناطیسی فعال (Active) و بلبرینگ‌های مغناطیسی غیر فعال (Passive).
بلبرینگ‌های غیر فعال همانند بلبرینگ‌های مکانیکی هستند، از این نظر که هیچ مدیریت فعالی برای کارکردن آن‌ها نیاز نیست. در سیستم‌های فعال، سنسور‌های تشخیص موقعیتی وجود دارند که موقعیت میله را بررسی می‌کنند و برای سیستم مدیریت ارسال می‌کنند. سپس، بر اساس پاسخ دریافت شده از سیستم، این موقعیت توسط جریان‌های تقویت‌کننده‌ها به فعال‌کننده منتقل می‌شود. این جریان‌ها توسط فعال‌کننده به قدرت مغناطیسی تبدیل شده و با تنظیم چرخش و موقعیت، محل میله را تنظیم می‌کند.
از سایر مزایای بلبرینگ‌های مغناطیسی می‌توان موارد زیر را نام برد:
- نداشتن اصطکاک
- عدم نیاز به روغن‌کاری
- عدم آغشتگی به روغن
- مصرف پایین انرژی
- امکان فعالیت در درجات گسترده‌ای از دما
- عدم نیاز به پمپ، بست، فیلتر، لوله‌کشی، کولر یا مخزن
- عملکرد سازگار و مناسب با محیط زیست
- صرفه‌جویی چشمگیری در هزینه‌ها
در واقع، این جاذبه‌های مغناطیسی به گونه‌ای تنظیم شده‌اند که فاصله‌ی بین میله را با اجزای بلبرینگ تنظیم کنند. عملکرد بلبرینگ مغناطیسی اینگونه است که محور چرخش میله را در مرکز پیدا کند و به هرگونه فشار خارجی عکس‌العمل نشان دهد.
میله‌های چرخان شناور می‌توانند راندمان کمپرسور را افزایش دهند
کمپرسورهای گریز از مرکز سنتی بر اساس اتومبیل‌های کم سرعت قدیمی، دنده‌های مکانیکی و بلبرینگ‌های روغنی ساخته شده‌اند که به دلیل اتلاف زیاد انرژی، آسیب پذیری بالا و نیاز به تعمیرات مکرر، هزینه‌ی زیادی صرف نگه‌داری آن‌ها می‌شود.
این کمپرسور جدید (که در بالا می‌بینید) از یک موتور مغناطیسی دائمی استفاده می‌کند که در چرخش میله‌ی شناور در میدان مغناطیسی، 97% بازده دارد که به چرخش پروانه‌ی کمپرسور در سرعتی حدود 60.000 دور در ثانیه منجر می‌شود. این مجموعه‌ها تقریبا هیچ اصطکاک و آسیب دیدگی‌ای را تجربه نمی‌کنند و به تعمیرات کمی نیز نیاز دارند. همچنین درصد آغشتگی به روغن را به شدت کاهش می‌دهند و در نتیجه اندازه‌ای حدود نصف طراحی‌های قدیمی دارند.
نحوه‌ی عملکرد بلبرینگ‌های مغناطیسی
بلبرینگ‌های مغناطیسی درواقع نوعی بلبرینگ هستند که بدون تماس فیزیکی کار را انجام می‌دهند، که این امر باعث از بین رفتن اصطکاک سیستم‌های چرخان مغناطیسی می‌شود.
بلبرینگ‌های مغناطیسی از چندین جزء تشکیل شده‌اند. بخش مکانیکی آن‌ها شامل الکترومغناطیس‌ها، سنسور‌های تشخیص موقعیت و میله‌ی چرخان می‌شود. اجزای الکترونیکی نیز شامل یک مجموعه از تقویت‌کننده‌ها می‌شود که جریان الکترومغناطیس‌ها را فراهم می‌کنند. یک کنترلر نیز وجود دارد که موقعیت میله‌ی وسط را از سنسور‌ها دریافت می‌کند.
سنسور تشخیص موقعیت، هر گونه تغییری در موقعیت میله را ثبت می‌کند. این تغییر به پردازنده ارسال می‌شود تا پردازش شود. سپس کنترلر تصمیم می‌گیرد عملکرد مناسب برای این شرایط چیست و پاسخ را برای تقویت‌کننده‌ها ارسال می‌کند. این پاسخ مقدار نیروی مغناطیسی را در الکترومغناطیس مورد نظر افزایش می‌دهد تا میله به مرکز بازگردد. در سیستم‌های معمولی، جابه‌جایی نیم تا 1میلی‌متری مشکلی ایجاد نمی‌کند.
این پروسه همواره در حال تکرار شدن است. در بیشتر موارد، مقدار تکرار این کار حدود 10,000 بار در ثانیه است، یا 10کیلوهرتز (10kHz). دلیل بالا بودن این مقدار این است که این حلقه امکان توقف ندارد. با نزدیک شدن میله به آهنربا، نیرو افزایش پیدا می‌کند. این سیستم باید به طور مداوم قدرت مغناطیسی را مدیریت کند تا میله را در موقعیت مورد نظر خودش نگه دارد.
اگر تمایل به مطالعه بیشتر در موضوعات مشابه دارید، شاید آموزش های زیر نیز برای شما مفید باشند:
- آموزش انتخاب دقیق یاتاقان در SKF
- آموزش کاربردی نرم افزار سالیدورکز (SolidWorks)
- مجموعه آموزش های مهندسی مکانیک
**
