Устройство для исследования рабочих характеристик магнитожидкостных устройств
Влияние конфигурации полюса и соотношения размеров рабочего зазора на рабочие характеристики магнитожидкостных уплотнений. Кривые распределения магнитной индукции под зубцами различного профиля. Схема экспериментальной установки, принцип работы.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 20.07.2018 |
| Размер файла | 400,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru//
Размещено на http://www.allbest.ru//
Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России
Устройство для исследования рабочих характеристик магнитожидкостных устройств
Полетаев Владимир Алексеевич, профессор
В данной статье пойдет речь о магнито-жидкостных уплотнениях и о устройстве для исследования рабочих характеристик рассмотренных в статье уплотнений.
Магнитожидкостные уплотнения (МЖУ) относят к бесконтактным щелевым уплотнениям, работающим по принципу гидравлического зазора, в котором магнитная жидкость удерживается магнитным полем в рабочих зазорах между сопрягаемыми деталями.
МЖУ имеет ряд преимуществ по сравнению с применяемыми уплотнениями: обеспечивают практически полную герметичность, выдерживают достаточно высокий перепад давлений как в статическом, так и в динамическом режимах; просты по конструкции и изготовлению.
Конструкция МЖУ можно классифицировать по характеру герметизируемых соединений, исполнению рабочего зазора, по виду рабочей и окружающей сред, условиям эксплуатации, комбинации с другими механизмами герметизации.
По исполнению рабочего зазора МЖУ разделяют на радиальные и торцовые. В радиальных МЖУ рабочий зазор выполнен в направлении радиуса вала, а торцовые - в направлении оси вала. Основной недостаток радиальных МЖУ - сложность обеспечения равномерности рабочего зазора из-за погрешностей изготовления и сборки деталей, а также люфта подшипникового узла. Экцентриситет и биение вала приводят к появлению магнитной силы одностороннего притяжения вала, повышению собственных потерь на трение, а также снижению работоспособности МЖУ. Торцовые МЖУ не чувствительны к радиальному биению и эксцентриситету, однако в них сложно обеспечить постоянство рабочего зазора в условиях изменения температуры окружающей среды, когда из-за температурного расширения вала увеличивается рабочий зазор, что в некоторых случаях может привести к его разгерметизации. На величину рабочего зазора влияют величины шероховатости и волнистости сопрягаемых поверхностей.
Конфигурация полюса и соотношения размеров рабочего зазора влияют на рабочие характеристики МЖУ, к основным из которых относятся критический перепад давлений и потери на трение. Выбирая оптимальную конфигурацию полюса и размеры рабочего зазора, необходимо стремиться к повышению критического перепада давлений и снижению потерь на трение в МЖУ [1].
Для определения момента сопротивления вращения вала, обусловленного трением с магнитной жидкостью (момента трения) используется формула
(1)
где - динамическая вязкость жидкости, R - радиус вращающегося вала, соприкасающегося с магнитной жидкостью; - окружная скорость вала; - зазор между валом и полюсом заполненный жидкостью.
Практическое применение в МЖУ нашли полюсы с треугольным, трапецеидальным и прямоугольным профилями зубцовой зоны. На рис. 1 показаны кривые распределения магнитной индукции на поверхности вала под зубцами различного профиля и показаны основные геометрические размеры: - рабочий зазор; b - ширина зубца; t - ширина площадки на кромке зубца; - угол между поверхности вала и зубца.
Рабочий зазор под зубцами с различным профилем описывается следующими зависимостями:
с треугольным профилем
(2)
при
с трапецеидальным профилем
(3)
при и
Рисунок 1. Кривые распределения магнитной индукции под зубцами различного профиля: 1 - полюс; 2 - вал с прямоугольным профилем
(3)
при
Если принять, что весь зазор заполнен магнитной жидкостью, а вязкость ее не зависит от градиента скорости сдвига и магнитной индукции, определим момент трения соответственно для полюсов различной конструкции, проинтегрировав отношение по ширине полюса:
(4)
при
(5)
(6)
(7)
где w - угловая скорость.
Момент трения зависит от величины рабочего зазора и, следовательно, от шероховатости и волнистости поверхностей полюса (рис. 1, б, в).
С целью исследования влияния размера рабочего зазора на изменение критического перепада давлений и потерь на трение была разработана установка (рис. 2), включающая неподвижный вал 1, сменную втулку 2,. съемные полюсы 3 из разных материалов, постоянную втулку 4 из немагнитного материала.
Сменные втулки изготавливались из сталей ст. 3, 20Х13, Х18Н10Т и при проведении экспериментов приводились во вращение со скоростью 10-5000 об/мин.
Рисунок 2. Схема экспериментальной установки: 1 - неподвижный вал; 2 - сменная втулка; 3 - съемные полюса; 4 - постоянная втулка
магнитожидкостный зазор уплотнение
Наружная поверхность втулки 2 обрабатывалась точением, шлифованием и алмазным выглаживанием с целью получения разной величины шероховатости поверхности, влияющей на величину рабочего зазора между втулкой и полюсами 3.
Неподвижная втулка 4 соединяется с тензодатчиком, позволяющим измерять величину момента трения.
Установка позволяет проводить исследования с разной скоростью вращения втулок; магнитами из разных материалов; втулками с разной величиной шероховатости поверхности, позволяющей изменять размер рабочего зазора.
Список литературы
Орлов Д.В., Михалев Ю.О., Мышкин Н.К., Подгорков В.В., Сизов А.П. Магнитные жидкости в машиностроении - М.: Машиностроение, 1993. - 272 с.
Патент РФ на полезную модель № 88407 МПК 7 F 16 J 15/43. Комбинированное торцевое магнитожидкостное уплотнение/Топоров А.В., Топорова Е.А., Пучков П.В. Опубликовано 10.11.2009 г.
Пучков П.В., Топоров А.В., Кропотова Н.А., Легкова И.А. Магнитожидкостное уплотнение подшипника качения. Наука и образование в социокультурном пространстве современного общества. Сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции 29 февраля 2016 г. В 3-х частях. Часть 3. Смоленск:ООО «НОВАЛЕНСО», 2016. С. 33-35.
Топоров А.В., Пучков П.В. Топорова Е.А. Основные направления и пользования магнитной наножидкоти в пожарной технике. Сб. статей по материалам VI Всероссийской науч.-практ. конф. с междунар. уч. 23-24 сент. 2015 г.: в 2-х ч. Ч. 2 / ФГБОУ ВО Воронежский институт ГПС МЧС России. - Воронеж, 2015. с.120-122.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Этапы проектирования асинхронного двигателя серии 4А с короткозамкнутым ротором. Выбор главных размеров. Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора, намагничивающего тока. Параметры рабочего режима. Расчеты рабочих и пусковых характеристик.
курсовая работа [3,6 M], добавлен 02.04.2011Расчет асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Выбор главных размеров. Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора, ротора, намагничивающего тока. Параметры рабочего режима. Расчет потерь, рабочих и пусковых характеристик.
курсовая работа [218,8 K], добавлен 27.10.2008Расчет и конструирование двигателя, выбор размеров. Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора. Расчет параметров рабочего режима. Расчет рабочих и пусковых характеристик. Тепловой и вентиляционный расчет. Выбор схемы управления двигателем.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 28.09.2009Создание серии высокоэкономичных асинхронных двигателей. Выбор главных размеров. Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора, ротора и магнитной цепи. Параметры рабочего режима. Составление коллекторного электродвигателя постоянного тока.
курсовая работа [218,0 K], добавлен 21.01.2015Определение сечения провода обмотки статора. Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора. Определение ротора и намагничивающего тока. Определение параметров рабочего режима. Расчет рабочих и пусковых характеристик электродвигателя.
курсовая работа [231,2 K], добавлен 22.08.2021Выбор главных размеров асинхронного двигателя основного исполнения. Расчет статора и ротора. Размеры зубцовой зоны статора и воздушного зазора. Расчет намагничивающего тока. Параметры рабочего режима. Расчет потерь и рабочих характеристик двигателя.
курсовая работа [351,5 K], добавлен 20.04.2012Выбор основных размеров двигателя. Расчет обмоток статора и ротора, размеров зубцовой зоны, магнитной цепи, потерь, КПД, параметров двигателя и построения рабочих характеристик. Определение расходов активных материалов и показателей их использования.
курсовая работа [602,5 K], добавлен 21.05.2012Изготовление и проектирование асинхронного двигателя. Электромагнитный расчет зубцовой зоны, обмотки статора и воздушного зазора. Определение магнитной цепи и рабочего режима. Тепловой, механический и вентиляционный расчеты пусковых характеристик.
курсовая работа [376,0 K], добавлен 18.05.2016Преимущества насосов с однозаходным ротором круглого сечения. Назначение, техническая характеристика, конструкция и принцип действия винтового насоса. Монтаж, эксплуатация и ремонт. Влияние зазора и натяга в рабочих органах на характеристики насоса.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 14.01.2011Конструкция центробежного компрессора, корпуса, рабочего колеса, устройств для восприятия осевого усилия, направляющих аппаратов и обратных канатов. Конструктивное устройство центробежных вентиляторов. Принцип действия аммиачного турбокомпрессора.
контрольная работа [351,7 K], добавлен 17.01.2011История создания и виды электродвигателя. Принцип работы и устройство синхронного электродвигателя переменного тока. Изучение работы генератора на основе закона электромагнитной индукции Фарадея. Изучение характеристики простейшего электрогенератора.
презентация [497,9 K], добавлен 12.10.2015Расчет и выбор посадок с зазором и натягом; посадок подшипника качения; исполнительных размеров рабочих калибров. Определение вероятности зазора и натяга в переходных посадках. Вычисление исполнительных размеров рабочих калибров и размерных цепей.
курсовая работа [82,0 K], добавлен 29.05.2014Методика расчета магнитной цепи синхронного генератора, выбор его размеров и конфигурации, построение характеристики намагничивания машины. Определение параметров обмотки, выполнение теплового и вентиляционного расчетов, сборного чертежа генератора.
курсовая работа [541,5 K], добавлен 20.12.2009Принцип работы дорожного катка. Повышение скорости движения. Критический анализ конструкции машин. Назначение, устройство и принцип работы ремонтируемого узла. Схема технологического процесса комплексного восстановления детали. Способ устранения дефекта.
дипломная работа [12,7 M], добавлен 21.06.2011Классификация, устройство и принцип работы направляющей аппаратуры гидроприводов: логических клапанов, выдержки времени. Назначение и элементы уплотнительных устройств гидроприводов. Закон Архимеда. Расчет аксиально-поршневого насоса с наклонным блоком.
контрольная работа [932,3 K], добавлен 17.03.2016Рабочие характеристики асинхронного двигателя, определение его размеров, выбор электромагнитных нагрузок. Расчет числа пар полюсов, мощности двигателя, сопротивлений обмоток ротора и статора, магнитной цепи. Механические и добавочные потери в стали.
курсовая работа [285,2 K], добавлен 26.11.2013Электрическая схема управления автоматическим пуском электродвигателя постоянного тока. Пусковая диаграмма в виде механических характеристик. Устройство, принцип действия и применения емкостного датчика с переменной площадью. Погрешность преобразования.
контрольная работа [147,5 K], добавлен 28.12.2008Выбор главных размеров обмотки статора. Расчёт размеров зубцовой зоны статора, воздушного зазора. Внешний диаметр ротора. Расчёт магнитной цепи. Магнитное напряжение зубцовой зоны статора. Расчёт параметров асинхронной машины для номинального режима.
курсовая работа [273,5 K], добавлен 30.11.2010Описание технических характеристик и особенностей работы распылительных сушилок, подвергающих тепловой обработке редкие смеси из цельного и обезжиренного молока. Комплектность и принцип действия оборудования, расчет и работа рабочих деталей установки.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 30.11.2010Микроволновые печи, их устройство и принцип работы. Способы распределения микроволн, мощность волн. Рaзмepы и oбъeм устройств. Виды пeчeй, их использование в быту, управление и система очистки, основные недостатки и преимущества. Меры предосторожности.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 27.02.2011
