Исследование и разработка магнитных муфт для герметичных машин

• Автор: Писаревский, Александр Юрьевич
• Шифр специальности: 05.09.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 237 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА
ЗАДАЧИ Р1ССЛЕДОВ АНИЯ
1.1. Область и перспективы применения электромагнитных
устройств для бесконтактной передачи момента вращения
1.2. Современные электроприводы герметичных насосов и компрессоров
1.3. Постоянные магниты, применяемые в конструкциях магнитных
муфт, и их выбор
1.4. Классификация магнитных систем муфт с постоянными
магнитами
1.5. Анализ методов магнитостатического расчёта систем с постоянными магнитами
Выводы и постановка задачи исследования
2. МАГНИТНЫЕ МУФТЫ И ИХ СИЛОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
2.1. Моделирование магнитного поля муфт аналитическим методом
2.2. Моделирование магнитного поля муфт методом конечных элементов
2.3. Выбор наиболее перспективных магнитных систем и их
оптимизация
Выводы
3. ДИНАМИКА ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ С МАГНИТНЫМИ
МУФТАМИ
3.1. Динамика работы электропривода герметичного турбомеханизма
с магнитной муфтой и асинхронным двигателем
3.2. Динамика работы электропривода герметичного турбомеханизма
с магнитной муфтой и синхронным вентильным двигателем
Выводы
4. МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ
ИССЛЕДОВАНИЯ МАГНИТНЫХ МУФТ
4.1. Факторы, определяющие главные размеры магнитных муфт
4.2. Применение результатов исследования для оценки силовых характеристик магнитных муфт
4.3. Методика расчёта радиальных магнитных муфт для герметичных
машин
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение 1. Пример расчёта магнитной муфты
Приложение 2. Дополнительные расчётные данные для муфт
Приложение 3. Результаты моделирования магнитных систем
Приложение 4. Акт об использовании результатов диссертационной
работы
Приложение 5. Акт внедрения в учебный процесс
Приложение 6. Акт об использовании результатов диссертационной
работы
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Важной проблемой в современном машиностроении является создание оборудования, способного работать с высокой производительностью и без ремонтов длительное время в условиях автоматизированного производства, исключающего постоянное присутствие человека.
Повышение безопасности технологических процессов, связанных с использованием особо опасных сред, требует применения герметичных машин и аппаратов. Самыми распространенными герметичными машинами в атомной, химической, биологической и других отраслях промышленности являются насосы и компрессоры. Существуют различные конструктивные решения проблемы обеспечения герметичности уплотнений по валопроводу данных турбомеханизмов, однако наиболее эффективным является применение герметичных экранов, обеспечивающих полную изоляцию перемещаемой среды от внешнего пространства. Возможно использование двух вариантов электромеханических устройств, экранированных электродвигателей и магнитных муфт.
Применение магнитных муфт позволяет получить качественно новое устройство по условиям обеспечения герметичности без существенных конструктивных изменений электродвигателя и турбомеханизма. Область использования магнитных муфт стала значительно шире благодаря применению новых высококоэрцитивных постоянных магнитов на основе композиции Мб-Бе-В, производство которых успешно осваивает отечественная промышленность. Поэтому турбомеханизмы с магнитной муфтой появились позже машин со встроенным экранированным электродвигателем.
В настоящее время диапазон применяемости магнитных муфт по температуре, давлению среды и стойкости к механическому воздействию постоянно увеличивается. Необходимость в разработке новых прогрессивных конструкций магнитных муфт в первую очередь связана с появлением новых материалов постоянных магнитов, в частности изотропных магнитопластов, позволяющих оптимизировать структуру поля намагниченности. Особый интерес промышленности к этому типу устройств подчеркивается многочисленностью организаций Российской Федерации, занимающихся разработкой и изготовлением магнит-

Самая простая форма магнитов применена в системе М8-04. Именно эта конструкция взята за основу для серии герметичных насосов, выпускаемых ЗАО «Гидрогаз» (г. Воронеж). Магнитная система МБ-Об по сути является аналогом конструкции М8-01, но с применением магнитов более простой формы. В результате магнитная система М8-06 требует больших воздушных зазоров по сравнению с М8-01 за счёт применения цилиндрических защитных оболочек.
Наибольший коэффициент заполнения активного объёма муфты имеют неявнополюсные магнитные системы (рис. 1.13), которые могут быть выполнены составными из отдельных намагниченных магнитов или сплошными из кольцевых постоянных магнитов. Последние системы на порядок технологичнее составных и лучше балансируются, они могут быть изготовлены на основе современных магнитопластов. Сплошные постоянные магниты кольцевой формы допускают различную форму намагничивания. Поле намагниченности М может быть сформировано в радиальном направлении (М8-11), при этом необходимо использование двух магнитопроводов, внешнего и внутреннего, для замыкания магнитного поля внутри ММ. В случае использования изотропных постоянных магнитов поле М может быть сформировано по замкнутому контуру, проходящему через внешний и внутренний постоянный магнит (М8-12), которое можно назвать циркулярным намагничиванием. Такая конструкция не требует применения магнитопроводов.
Теоретически возможно реализовать составные магнитные системы с оптимальной ориентацией намагниченности [28], так называемой мозаичной конструкции М8-09 и М8-10.
Составные магнитные системы могут быть выполнены по типу магнитных систем М8-07 и М8-08 только из отдельных параллельно или радиально намагниченных магнитов, образующих сплошной активный слой полумуфт с высоким коэффициентом заполнения активного объёма ММ. Магнитные системы М8-07 — М8-11 требуют применения магнитопровода в отличие от магнитной системы М8-12.