MAGNABEND - BEATHAICHEAN DEARADH FUNDAMENTAL
Dealbhadh Magnet Bunasach
Tha an inneal Magnabend air a dhealbhadh mar magnet DC cumhachdach le cearcall dleastanais cuibhrichte.
Tha an inneal air a dhèanamh suas de 3 pàirtean bunaiteach: -
Am bodhaig magnet a tha na bhunait don inneal agus anns a bheil an coil electro-magnet.
Am bàr clamp a bheir slighe airson flux magnetach eadar pòlaichean a ’bhunait magnet, agus mar sin a’ clampadh a ’phìos obrach duilleagmetal.
An giùlan lùbte a tha air a chuartachadh gu oir aghaidh a’ chuirp magnet agus a bheir seachad dòigh airson feachd lùbadh a chuir a-steach don phìos obrach.
Rèiteachaidhean Magnet-Body
Tha diofar rèiteachaidhean comasach airson a’ bhodhaig magnet.
Seo 2 a chaidh an dà chuid a chleachdadh airson innealan Magnabend:
Tha na loidhnichean dearga briste anns na dealbhan gu h-àrd a’ riochdachadh na slighean flux magnetach.Thoir an aire gu bheil aon shlighe flux aig an dealbhadh “U-Type” (1 paidhir phòlaichean) ach tha 2 shlighe flux (2 phaidhir phòlaichean) anns an dealbhadh “E-Type”.
Coimeas rèiteachaidh magnet:
Tha an rèiteachadh seòrsa E nas èifeachdaiche na an rèiteachadh seòrsa U.
Gus tuigsinn carson a tha seo fìor beachdaich air an dà dhealbh gu h-ìosal.
Air an taobh chlì tha crois-earrann de magnet seòrsa U agus air an làimh dheis tha magnet seòrsa E a chaidh a dhèanamh le bhith a’ cothlamadh 2 de na h-aon sheòrsan U.Ma tha gach rèiteachadh magnet air a stiùireadh le coil leis na h-aon thionndaidhean ampere, tha e soilleir gum bi a dhà uimhir de neart clampaidh aig an magnet dùbailte (an seòrsa E).Bidh e cuideachd a’ cleachdadh a dhà uimhir de stàilinn ach cha mhòr gu bheil barrachd uèir ann airson a’ choil!(A 'gabhail ris gu bheil dealbhadh coil fada).
(Cha bhiodh feum air an ìre bheag de uèir a bharrachd a-mhàin leis gu bheil an 2 dà chas den choil nas fhaide bho chèile anns an dealbhadh “E", ach tha an rud a bharrachd seo a’ fàs beag-chuid ann an dealbhadh coil fada mar a chaidh a chleachdadh airson an Magnabend).
Super Magnabend:
Gus magnet eadhon nas cumhachdaiche a thogail faodar a’ bhun-bheachd “E” a leudachadh mar an rèiteachadh dùbailte-E seo:
Modail 3-D:
Gu h-ìosal tha dealbh 3-D a’ sealltainn rèiteachadh bunaiteach phàirtean ann an magnet seòrsa U:
Anns an dealbhadh seo tha na pòlaichean Aghaidh is Cùil nam pìosan fa leth agus tha iad ceangailte le boltaichean ris a’ phìos Core.
Ged a bhiodh e ann am prionnsapal, bhiodh e comasach bodhaig magnet seòrsa U a innealachadh bho aon phìos stàilinn, cha bhiodh e comasach an coil a chuir a-steach agus mar sin dh’ fheumadh an coil a bhith air a dhùsgadh in situ (air a ’bhodhaig magneted machined). ).
Ann an suidheachadh cinneasachaidh tha e gu math ion-mhiannaichte a bhith comasach air na corailean a ghaothadh air leth (air fear sònraichte).Mar sin tha dealbhadh seòrsa U gu h-èifeachdach ag òrdachadh togail dèanta.
Air an làimh eile tha an dealbhadh seòrsa E gu math iomchaidh airson bodhaig magnet air a innealachadh bho aon phìos stàilinn oir tha e furasta coil a chaidh a dhèanamh ro-làimh a chuir a-steach gu furasta às deidh a’ bhodhaig magnet a bhith air a innealachadh.Bidh corp magnet aon-phìos cuideachd a’ coileanadh nas fheàrr gu magnetach leis nach eil beàrnan togail ann a lughdaicheadh beagan an flux magnetach (agus mar sin am feachd clampaidh).
(Bha a’ mhòr-chuid de Magnabends a chaidh a dhèanamh às deidh 1990 a’ cleachdadh an dealbhadh seòrsa E).
Taghadh stuth airson Magnet Togail
Feumaidh an corp magnet agus an clampbar a bhith air an dèanamh de stuth ferromagnetic (magnetisable).Is e stàilinn an stuth ferromagnetic as saoire agus is e an roghainn fhollaiseach.Ach tha grunn shuidheachaidhean sònraichte rim faighinn air am faodar beachdachadh.
1) Silicon Steel : Àrd resistivity stàilinn a tha mar as trice ri fhaotainn ann an tana laminations agus a chleachdadh ann an cruth-atharrachaidh AC, AC magnets, sealaidheachdan msaa. Chan eil feum air na feartan aige airson an Magnabend a tha na magnet DC.
2) Iarann bog : Bhiodh an stuth seo a 'nochdadh magnetachd fuigheall nas ìsle a bhiodh math airson inneal Magnabend ach tha e bog gu corporra a bhiodh a' ciallachadh gum biodh e furasta a fhiaclan agus a mhilleadh;tha e nas fheàrr fuasgladh fhaighinn air an duilgheadas magnetism iarmharach ann an dòigh eile.
3) Iarann Tilgeil: Gun a bhith cho furasta magnetachadh ri stàilinn rolaichte ach faodar beachdachadh air.
4) Seòrsa Stàilinn 416 : Chan urrainnear a bhith air a magnetachadh cho làidir ri stàilinn agus tha e tòrr nas daoire (ach dh’ fhaodadh gum biodh e feumail airson uachdar dìon tana air a’ bhodhaig magnet).
5) Seòrsa Stàilinn 316 : 'S e alloy neo-magnetach de stàilinn a tha seo agus mar sin chan eil e freagarrach idir (ach a-mhàin mar a tha ann an 4 gu h-àrd).
6) Meadhanach Carbon Steel, seòrsa K1045 : Tha an stuth seo air leth freagarrach airson togail an magnet, (agus pàirtean eile den inneal).Tha e reusanta cruaidh ann an staid mar a chaidh a sholarachadh agus bidh e ag obair gu math cuideachd.
7) Meadhanach Carbon Steel Seòrsa CS1020 : Chan eil an stàilinn seo cho cruaidh ri K1045 ach tha e ri fhaighinn nas fhasa agus mar sin is dòcha gur e seo an roghainn as practaigeach airson inneal Magnabend a thogail.
Thoir an aire gur iad na feartan cudromach a tha a dhìth:
Magnetachadh sùghaidh àrd.(Bidh a’ mhòr-chuid de aloidhean stàilinn a’ sùghadh aig timcheall air 2 Tesla),
Na tha ri fhaighinn de mheudan earrannan feumail,
A 'cur an aghaidh milleadh tuiteamach,
Machinability, agus
Cosgais reusanta.
Bidh stàilinn meadhanach gualain a ’freagairt gu math ris na riatanasan sin.Dh’ fhaodadh stàilinn gualain ìosal a bhith air a chleachdadh cuideachd ach chan eil e cho seasmhach ri milleadh tuiteamach.Tha aloidhean sònraichte eile ann cuideachd, leithid supermendur, aig a bheil magnetachadh sùghaidh nas àirde ach cha bu chòir beachdachadh orra air sgàth an cosgais fìor àrd an taca ri stàilinn.
Ach tha stàilinn meadhanach gualain a’ nochdadh beagan magnetachd air fhàgail a tha gu leòr airson a bhith na bhuaireadh.(Faic an earrann air Magnetism Residual).
An Coille
Is e an coil a bhios a’ stiùireadh an flux magnetachaidh tron electromagnet.Tha an fheachd magnetachaidh aige dìreach mar thoradh air an àireamh oidhirpean (N) agus sruth a’ choil (I).Mar sin:
N = àireamh oidhirpean
I = sruth anns na lùban.
Tha coltas "N" anns an fhoirmle gu h-àrd a 'leantainn gu mì-thuigse cumanta.
Thathas a’ gabhail ris gu farsaing gun àrdaich àrdachadh na h-àireimh oidhirpean am feachd magnetachaidh ach san fharsaingeachd chan eil seo a’ tachairt leis gu bheil oidhirpean a bharrachd cuideachd a’ lughdachadh an t-sruth, I.
Beachdaich air coil air a sholarachadh le bholtadh DC stèidhichte.Ma thèid an àireamh de dh’ oidhirpean a dhùblachadh, thèid an aghaidh nan lùban a dhùblachadh cuideachd (ann an coil fhada) agus mar sin thèid an sruth a ghearradh ann an leth.Chan e a’ bhuaidh lom àrdachadh sam bith ann an NI.
Is e an rud a tha dha-rìribh a’ dearbhadh NI an aghaidh gach cas.Mar sin gus NI àrdachadh feumar tiugh na h-uèir a mheudachadh.Is e luach oidhirpean a bharrachd gu bheil iad a’ lughdachadh sruth agus mar sin an sgaoileadh cumhachd anns a’ choil.
Bu chòir don dealbhaiche a bhith mothachail gur e an t-slat-uèir a tha dha-rìribh a’ dearbhadh feachd magnetachaidh a’ choil.Is e seo am paramadair as cudromaiche ann an dealbhadh coil.
Thathas gu tric a’ toirt iomradh air toradh NI mar “tionndadh ampere” den choil.
Cia mheud tionndadh Ampere a tha a dhìth?
Tha stàilinn a’ taisbeanadh magnetachadh sùghaidh de mu 2 Tesla agus tha seo a’ suidheachadh crìoch bhunaiteach air an ìre de neart clampaidh a gheibhear.
Bhon ghraf gu h-àrd chì sinn gu bheil an neart achaidh a dh’ fheumar gus dùmhlachd flux de 2 Tesla fhaighinn timcheall air 20,000 tionndadh ampere gach meatair.
A-nis, airson dealbhadh àbhaisteach Magnabend, tha fad an t-slighe flux anns an stàilinn timcheall air 1/5mh de mheatair agus mar sin feumaidh e (20,000/5) AT sùghaidh a thoirt gu buil, is e sin timcheall air 4,000 AT.
Bhiodh e math tòrr a bharrachd oidhirpean ampere a bhith agad na seo gus an gabhadh magnetachadh sùghaidh a chumail eadhon nuair a thèid beàrnan neo-magnetach (ie pìosan obrach neo-iarannach) a thoirt a-steach don chuairt magnetach.Ach chan fhaighear tionndadh ampere a bharrachd ach aig cosgais mhòr ann an sgaoileadh cumhachd no cosgais uèir copar, no an dà chuid.Mar sin tha feum air co-rèiteachadh.
Tha coil aig dealbhadh àbhaisteach Magnabend a bheir a-mach oidhirpean 3,800 ampere.
Thoir an aire nach eil am figear seo an urra ri fad an inneil.Ma thèid an aon dhealbhadh magnetach a chuir an sàs thar raon de dh’ fhaid inneal tha e ag òrdachadh gum bi nas lugha de thionndaidhean de uèir nas tiugh aig na h-innealan nas fhaide.Tarraingidh iad barrachd sruth iomlan ach bidh an aon toradh aca de amps x tionndadh agus bidh an aon fheachd clampaidh (agus an aon sgaoileadh cumhachd) gach aonad faid.
Cearcall Dleastanas
Tha bun-bheachd cearcall dleastanais na phàirt glè chudromach de dhealbhadh an electromagnet.Ma tha an dealbhadh a 'solarachadh airson barrachd cearcall dleastanais na tha a dhìth chan eil e cho math.Tha barrachd cearcall dleastanais gu nàdarrach a’ ciallachadh gum bi feum air barrachd uèir copar (le cosgais nas àirde mar sin) agus/no gum bi nas lugha de neart clampaidh ri fhaighinn.
Nota: Bidh nas lugha de sgaoileadh cumhachd aig magnet cearcall dleastanais nas àirde a tha a’ ciallachadh gun cleachd e nas lugha de lùth agus mar sin gum bi e nas saoire obrachadh.Ach, leis gu bheil an magnet air ON airson dìreach amannan goirid, mar as trice bithear a’ meas gu bheil cosgais lùtha gnìomhachd glè bheag de chudromachd.Mar sin is e an dòigh dealbhaidh a bhith a’ faighinn uiread de sgaoileadh cumhachd ‘s as urrainn dhut fhaighinn air falbh a thaobh gun a bhith a’ toirt cus teas air lùban a’ choilich.(Tha an dòigh-obrach seo cumanta don mhòr-chuid de dhealbhaidhean electromagnet).
Tha am Magnabend air a dhealbhadh airson cearcall dleastanais ainmichte timcheall air 25%.
Mar as trice cha toir e ach 2 no 3 diogan airson lùb a dhèanamh.Bidh an magnet dheth an uairsin airson 8 gu 10 diogan eile fhad ‘s a tha am pìos obrach air ath-shuidheachadh agus air a cho-thaobhadh deiseil airson an ath lùb.Ma thèid a dhol thairis air a’ chearcall dleastanais 25%, mu dheireadh fàsaidh an magnet ro theth agus falbhaidh cus cuideam teirmeach.Cha tèid an magnet a mhilleadh ach feumar leigeil leis fuarachadh airson timcheall air 30 mionaid mus tèid a chleachdadh a-rithist.
Tha eòlas obrachaidh le innealan san raon air sealltainn gu bheil an cearcall dleastanais 25% gu math iomchaidh airson luchd-cleachdaidh àbhaisteach.Gu dearbh tha cuid de luchd-cleachdaidh air dreachan roghainneil àrd-chumhachd iarraidh den inneal aig a bheil barrachd feachd clampaidh aig cosgais nas lugha de chearcall dleastanais.
Raon Tar-roinneil Coil
Bidh an raon tar-roinneil a tha ri fhaighinn airson a' choil a' dearbhadh an ìre as motha de uèir copar a ghabhas a chur a-steach. Cha bu chòir gum biodh an raon a tha ri fhaighinn nas motha na tha a dhìth, a rèir na h-oidhirpean ampere riatanach agus an sgaoileadh cumhachd.Le bhith a’ toirt seachad barrachd àite airson a’ choil tha e do-sheachanta gun àrdaich sin meud an magnet agus mar thoradh air sin bidh fad slighe flux nas fhaide anns an stàilinn (a lughdaicheas an flux iomlan).
Tha an aon argamaid a’ ciallachadh gum bu chòir ge bith dè an àite coil a tha air a thoirt seachad san dealbhadh a bhith làn le uèir copar an-còmhnaidh.Mura h-eil e làn tha e a’ ciallachadh gum faodadh an geoimeatraidh magnet a bhith air a bhith na b’ fheàrr.
Feachd clampaidh Magnabend:
Chaidh an graf gu h-ìosal fhaighinn le tomhasan deuchainneach, ach tha e ag aontachadh gu math le àireamhachadh teòiridheach.
Faodar an fheachd clampaidh a thomhas gu matamataigeach bhon fhoirmle seo:
F = feachd ann an Newtons
B = dùmhlachd flux magnetach ann an Teslas
A = farsaingeachd pòlaichean ann am m2
µ0 = seasmhach permeability magnetach, (4π x 10-7)
Mar eisimpleir nì sinn cunntas air an fheachd clampaidh airson dùmhlachd flux de 2 Tesla:
Mar sin F = ½ (2)2 A/µ0
Airson feachd air raon aonad (cuideam) is urrainn dhuinn an "A" a leigeil sìos san fhoirmle.
Mar sin Brùthadh = 2/µ0 = 2/(4π x 10-7) N/m2.
Tha seo a’ tighinn a-mach gu 1,590,000 N/m2.
Gus seo a thionndadh gu feachd cileagram faodar a roinn le g (9.81).
Mar sin: Brùthadh = 162,080 kg/m2 = 16.2 kg/cm2.
Tha seo ag aontachadh gu math leis an fhorsa tomhais airson beàrn neoni a chithear air a’ ghraf gu h-àrd.
Faodar am figear seo atharrachadh gu furasta gu feachd clampaidh iomlan airson inneal sònraichte le bhith ga iomadachadh le raon pòla an inneil.Airson a’ mhodail 1250E is e an raon pòla 125(1.4+3.0+1.5) =735 cm2.
Mar sin bhiodh an fhorsa iomlan, beàrn neoni (735 x 16.2) = 11,900 kg no 11.9 tonna;mu 9.5 tonna gach meatair de dh'fhaid magnet.
Tha dùmhlachd flux agus cuideam clampaidh ceangailte gu dìreach agus tha iad air an sealltainn gu h-ìosal:
Feachd clampaidh practaigeach:
Ann an cleachdadh cha tèid an fheachd clampaidh àrd seo a thoirt gu buil ach nuair nach eil feum air (!), Is e sin nuair a bhios tu a’ lùbadh pìosan obrach stàilinn tana.Nuair a lùbadh neo-iarannach workpieces bidh an fhorsa nas lugha mar a chithear anns a 'ghraf gu h-àrd, agus (beagan annasach), tha e cuideachd nas lugha nuair a lùbadh tiugh stàilinn workpieces.Tha seo air sgàth gu bheil an fheachd clampaidh a dh 'fheumar gus lùb geur a dhèanamh gu math nas àirde na an fheum a tha a dhìth airson lùb radius.Mar sin is e an rud a thachras nuair a thèid an lùb air adhart gu bheil oir aghaidh an clampbar a’ togail beagan agus mar sin a’ leigeil leis a’ phìos obrach radius a chruthachadh.
Tha am beàrn èadhair beag a tha air a chruthachadh ag adhbhrachadh call beag de fheachd clampaidh ach tha am feachd a dh’ fheumar gus an lùb radius a chruthachadh air tuiteam nas luaithe na tha am feachd clampaidh magnet.Mar sin thig suidheachadh seasmhach agus cha leig an clampbar air falbh.
Is e na tha air a mhìneachadh gu h-àrd am modh cromadh nuair a tha an inneal faisg air a chrìoch tiugh.Ma thèid pìos obrach eadhon nas tiugh fheuchainn an uairsin gu dearbh togaidh am bàr clamp dheth.
Tha an diagram seo a 'moladh nam biodh oir sròn a' chlampbar air a ghluasad beagan, seach a bhith geur, bhiodh am beàrn èadhair airson lùbadh tiugh air a lùghdachadh.
Gu dearbh tha seo fìor agus bidh Magnabend air a dhèanamh ceart le clampbar le oir radius.(Tha oir radiused cuideachd mòran nas buailtiche do mhilleadh gun fhiosta an taca ri oir biorach).
Modh Iomallach airson fàilligeadh lùb:
Ma thathar a’ feuchainn ri lùbadh air pìos-obrach a tha gu math tiugh, cha dèan an inneal lùbadh air sgàth ’s gun tog an clampbar dheth.(Gu fortanach chan eil seo a 'tachairt ann an dòigh iongantach; tha an clampbar dìreach a' leigeil a-mach gu sàmhach).
Ach mura h-eil an luchd cromadh ach beagan nas motha na comas lùbadh an magnet, mar as trice is e an rud a thachras gun tèid an lùb air adhart gu bhith ag ràdh mu 60 ceum agus an uairsin tòisichidh am bàr clamp a’ sleamhnachadh air ais.Anns a ’mhodh fàilligeadh seo chan urrainn don magnet ach seasamh an aghaidh an luchd cromadh gu neo-dhìreach le bhith a’ cruthachadh suathadh eadar am pìos obrach agus leabaidh an magnet.
Mar as trice chan eil an eadar-dhealachadh tiugh eadar fàilligeadh mar thoradh air togail agus fàilligeadh mar thoradh air sleamhnachadh gu mòr.
Tha fàilligeadh togail mar thoradh air a’ phìos obrach a’ gluasad oir aghaidh a’ bhàr-clamp gu h-àrd.Is e am feachd clampaidh aig oir aghaidh a’ bhàr-clampaidh sa mhòr-chuid a tha an aghaidh seo.Chan eil mòran buaidh aig clampadh air an oir chùil oir tha e faisg air far a bheilear a’ pivot a’ bhàr-clamp.Gu dearbh is e dìreach leth den fheachd clampaidh iomlan a tha an aghaidh togail.
Air an làimh eile tha an fheachd clampaidh iomlan a’ cur an aghaidh sleamhnachadh ach dìreach tro suathadh agus mar sin tha an fhìor fhreasdal an urra ri co-èifeachd brisidh eadar am pìos obrach agus uachdar an magnet.
Airson stàilinn glan is tioram faodaidh an co-èifeachd brisidh a bhith cho àrd ri 0.8 ach ma tha lubrication an làthair dh’ fhaodadh e a bhith cho ìosal ri 0.2.Mar as trice bidh e an àiteigin eadar-dhealaichte gus am bi am modh iomaill airson fàilligeadh lùb mar as trice mar thoradh air sleamhnachadh, ach chaidh a lorg nach b’ fhiach oidhirpean gus suathadh air uachdar an magnet a mheudachadh.
Comas tiugh:
Airson corp magnet seòrsa E 98mm de leud agus 48mm de dhoimhneachd agus le coil tionndaidh ampere 3,800, is e an comas cromadh làn fhaid 1.6mm.Tha an tighead seo a 'buntainn ris an dà chuid duilleag stàilinn agus duilleag aluminium.Bidh nas lugha de clampadh air an duilleag alùmanum ach tha feum air nas lugha de torque airson a lùbadh gus am bi seo a’ dèanamh dìoladh ann an dòigh a bheir comas tomhais coltach ris an dà sheòrsa meatailt.
Feumaidh cuid de uabhasan a bhith ann mun chomas cromadh ainmichte: Is e am prìomh fhear gum faod neart toraidh an duilleag meatailt atharrachadh gu farsaing.Tha an comas 1.6mm a’ buntainn ri stàilinn le cuideam toraidh suas ri 250 MPa agus ri alùmanum le cuideam toraidh suas ri 140 MPa.
Tha an comas tighead ann an stàilinn gun staoin mu 1.0mm.Tha an comas seo gu math nas ìsle na airson a’ mhòr-chuid de mheatailtean eile leis gu bheil stàilinn gun staoin mar as trice neo-magnetach agus a dh’ aindeoin sin tha cuideam toraidh reusanta àrd ann.
Is e feart eile teòthachd an magnet.Ma chaidh leigeil leis an magnet fàs teth bidh an aghaidh a’ choil nas àirde agus bheir seo an uair sin air gun tarraing e nas lugha de shruth le tionndadh ampere nas ìsle agus feachd clampaidh nas ìsle mar thoradh air.(Mar as trice tha a’ bhuaidh seo gu math meadhanach agus chan eil coltas ann nach bi an inneal a’ coinneachadh ris na sònrachaidhean aige).
Mu dheireadh, dh ’fhaodadh Magnabends le comas nas tiugh a dhèanamh nan deidheadh an crois-earrann magnetach a dhèanamh nas motha.