Розрахунок магнітного демпферу
DOI:
https://doi.org/10.15588/1607-6761-2020-1-2Ключові слова:
магнітні матеріали, петля гістерезису, робоча точка, енергія врат, магнітний демпфер, магнітна індукція, розвантажувальна сила, індукція насичення, напруженість, коерцитивна силаАнотація
Мета роботи. Дослідити залежність магнітних властивостей матеріалу від його хімічного складу, що отриманий за різного тиску при певних температурах. На основі певного складу та властивостей цього матеріалу дослідити, як змінюються його робочі точки та втрати на перемагнічення, що в свою чергу впливатиме на конструкцйні та експлуатаційні особливості магнітного демпферу двигуна.
Методи дослідження. Вибір екстремумів функції залежності енергії магніту від індукції та напруженості через диференціювання виразу, розрахунок робочих точок магніту методом підбіру та за допомогою середовища MathCad, визначення енергії перемагнічення через інтегрування петлі гістерезису, аналітичний розрахунок магнітних сил у магнітному демпфері, використовуючи формули з дослідів демпферних опор Бекерса.
Отримані результати. У ході виконання поставленого завдання було визначено робочі точки петлі гістерезису магніту, у яких магнітна енергія найбільша шляхом диференціювання виразу залежності енергії магніта від індукції та напруженості. На основі цих данних було виявлено максимальну магнітну індукцію такоерцитивну силу магнітного поля у цих точках. Ці точки характеризують найбільшу питому енергію магніта, яку надалі використовують за призначенням. Далі, спираючись на петлю гістерезиса, шляхом інтегрування було знайдено енергію втрат на перемагнічення магніту. За цими даними було розраховано розвантажуючу силу магнітного демпфера.
Наукова новизна. Було проведено більш точний аналіз магнітних процесів у магнітних матеріалах за допомогою математичного апарату, з використанням програмних середовищ, такі як MathCad, OriginLaB. Проаналізована залежність магнітних властивостей матеріалу від його хімічного складу, енергії та втрат, що в свою чергу робить більш ефективним використання постійного магніту у техніці, апаратах та машинах.
Практична цінність. За отриманими результатами розрахунку енергії втрат та робочих точок магніту визначається оптимальний хімічний склад, його геометричний розмір, що дозволяє знизити втрати на виробництво, зекономити матеріали при цьому підвищити корисну дію магнітного матеріалу у конструкції двигунів. При цьому збільшується експлуатаційний строк роботи машин, їх надійність. Оптимальні розміри магнітів в обмотках забезпечують потрібні повітряні проміжки, що в свою чергу через відсутність тертя зменшують втрати, що збільшуює розвантажуваючу силу.
Посилання
[1] Martynenko, G.Y. (2007) Determination of the stiffness characteristics of the radial magnetic bearings in two circular permanent magnet [Opredelenie zhestkostnykh kharakteristik radialnykh magnitnykh podshipnikov na dvukh koltsevykh postoiannykh magnitakh]. Visnyk NTU «HPI». Tem. vyp. «Dynamika i micnist' mashyn» – Bulletin of NTU "KHPI". The vol. "Dynamics and strength of machines", 38, 83-95. [in Russian]
[2] Metlin, V.B. (1968) Magnetic and magnetohydrodynamic support [Magnitnye i magnitogidpodinamicheskie opory]. Moscow: Energy. [in Russian]
[3] Design-schematic solution (Konstruktivno-shemnoe reshenie) [Electronic resource] .– URL access mode: http://www.aviagazoturbina.ru/index.php/konstruktivno-shemnoe-reshenie. [in Russian]
[4] Bolotov A. N. & Fucking V. L. (2008) Tribology magnetoactive bearings: monograph. Tver: TSTU. [in Russian]
[5] Patent No. RU2287729C1. Electromagnetic damper [Electronic resource] / E. V. Sidorov, G. S. Tyukavin. – Mode of access URL: http://www.findpatent.ru/patent /228/2287729.html. [in Russian]
[6] Gulyaeva T. V. Gulyaeva L. V., Tatarchuk O. V. (2018) Magnetic damper for aircraft engined-436Т. Science and Education a New Dimension: Natural and Technical Sciences, VI (18), Is: 158, Р. 51-55: https://doi.org/10.31174/NT2018-158VI18-13 (in English)
[7] Zhuravlev Yu. N. (2003) Active magnetic bearings: Theory, calculation, application. (Aktivnyie magnitnyie podshipniki: Teoriya, raschet, primenenie) SPb.: Polytechnic. [in Russian]
[8] Petzold O. (2006) Hybridmagnete für einen magnetisch gelagerten Rundtisch. Technische mechanik, Band 26, Heft 2, Р. 85–86. (in English)
[9] Neumann L.R., Demyrchan К. S. (1981) Theoretical foundations of electrical engineering (Teoreticheskie osnovyi elektrotehniki), 250 p. [in Russian]
[10] Krynchyk H.S. (1976) Physics of magnetic phenomena (Fizika magnitnyih yavleniy), 262 p. (Russian)
[11] Vonsovskyi S.V. (1971) Magnetism (Magnetizm), 1032 p. [in Russian]
[12] Makarov Е.H. (2005) Engineering calculations in MathCad. Training course (Inzhenernyie raschetyi v MathCad. Uchebnyiy kurs), 448 p. [in Russian]
[13] Brekharya G. P., Kharitonova E. A., Gulyaeva T. V. (2014) Properties of the permanent magnets Nd–Fe–B alloy with Cu, Ti, C, obtained by a powder method or sintering of the films at high pressure. Progress in physics of metals. IMF, 15, 35-53. [in Russian]
[14] Gulyaeva T. V., Kolomoets A. E., Gulyaev V. S., Behara N. V. (2007) Obtaining magnetic materials needed for the magnetic dampers of aircraft engines, Bulletin of the engine. Zaporozhye JSC "Motor Sich", № 2, 189 – 193. [in Russian]
[15] Gulyaeva T. V. (2015) Proposed rational leguana Reimu Spinna econome-legovini Shvidko hologenic splavu Nd-Fe-B-Ti-C-Cu for paviment magnetic feature: dis. on zdobuttya Sciences. Stupina candidate. tech. SC.: spec. 05.16.01 "Metaloplast Termona obrobka metalu" / T. V. Gulyaeva – Zaporizhzhya, 175 p [in Ukrainian]
[16] Read more about gas turbine engines of the family of D-436. State enterprise "Zaporozhye machine-building design Bureau "Progress" named after academician A. G. Ivchenko [Electronic resource]. – Mode of access URL: http://www.zmkb.com/welcome.do?id=146 guidance for those operating. [in Russian]
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2020 Т.V. Tatarchuk, A.I. Havrov, S.O. Maslov
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Положення про авторські права Creative Commons
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
