پایان نامه یاتاقان های مغناطیسی رشته مهندسی مکانیک

در کاربرد یاتاقانهای مغناطیسی در ماشینهای دوار صنعتی، سیستم یاتاقانهای مغناطیسی نیاز به نوعی یاتاقان کمکی دارند. محدودیتهای اساسی ظرفیتهای اساسی ظرفیت استاتیکی و دینامیکی یاتاقانهای مغناطیسی، باعث ایجاد بارهای اضافی بر روی محور ( در برخی از نقاط عمر یاتاقان) شده و محور را از روی تکیه گاه جابجا می کند.برای محافظت از محور و اجزاء جانبی آن مثل آب بندها و پروانه موتور و … که احتمال آسیب دیدن آنها در اثر ارتعاشات بیش از حد محور وجود دارد، یاتاقانهای کمکی برای محدود کردن حرکت موتور در حد قابل قبول ، بکار گرفته می شوند. این یاتاقانهای کمکی هم می توانند به صورت یک عامل غلتشی و یا به صورت یک بوش ( برنجی ) باشند. در هردو حالت ، قطر داخلی آن کمی بزرگتر ساخته می شود تا یک لقی بین یاتاقان کمکی و محور ایجاد شود. در این حالت، محور تا زمانی که از حد تعیین شده که برابر با لقی شعاعی یاتاقان کمکی است، عبور نکند، با یاتاقان تماسی نخواهد داشت. حرکتهای کوچکتر شفت نیز توسط یاتاقان مغناطیسی کنترل می شوند.رفتار گذرا و ناپایدار که ناشی از انتقال تکیه گاه محور از یاتاقان مغناطیسی به یاتاقان کمکی می باشد، در مقاله ای به نام اصطکاکهای عمومیروتورها نوشته Muzynska و Choy و نیز در مقاله ویژه یاتاقانهای کمکی نوشته  Ishii و  Kirk ، مورد بررسی و آزمایش کامل قرار گرفته است.این رفتار بسیار پیچیده بوده و مبتنی بر شرایط دقیق در لحظه کم شدن حمایت تکیه گاه ، شرایط اصطکاکی بین سطوح تماس روتور و سطح داخلی یاتاقان کمکی و شرایط دینامیکی یاتاقان کمکی می باشد.پایان نامه یاتاقان های مغناطیسی رشته مهندسی مکانیک در قالب فایل ورد میباشد.

یاتاقان
یاتاقان

یاتاقانهای مغناطیسی:

در نتیجه ، بدست آوردن نتیجه کلی چه با شبیه سازی ناپایدار و چه با آزمایش ضربه واقعی، بسیار مشکل است.البته یک ویژگی خاص رفتار پایدار که پس از حالت گذرا اتفاق می افتد آن است که در هر صورت روتور به حالت دوران کامل در فضای لقی یاتاقان کمکی ، می رسد.این موضوع از آن جهت مهم است که گردش یا دوران کامل معمولاً باعث ایجاد خمش و تغییر شکل بسیار بیشتری در محور نسبت به جهش الاستیک اتفاقی ( که باعث مشخص شدنپاسخ گذرا یا در حالت ایده آل ، نوسانهای کوچک حول یک نقطه کار پایدار در انتهای فضای لقی می شود) می گردد.شرایط یک چرخش دایره ای ثابت را می توان بدون تکیه بر یک شبیه سازی ناپایدار ، محاسبه کرد. Black مطالعه ای کامل در مورد دوران پایدار در یک نقطه تماس در یک روتور ساده تک جرمی انجام داده است. Feeny نیز تحقیق در رابطه با پایداری انواع مختلف دوران یک روتور صلب بر روی یک یاتاقان کمکی صلب، با استفاده از تحلیل اغتشاش، انجام داد.در حالیکه پیش بینی ها در مورد امکان دوران کامل ، وقوع آن را به اثبات نمی رسانند( این بستگی به شرایط اولیه دقیق ضربه دارد) ، پیش بینی در مورد غیر ممکن بودن دوران ، از وقوع چنین رفتاری ممانعت می کند. این بحث یک شرایط کلی را برای دوران دایره ای پایدار در هنگامی که روتور و یاتاقان کمکی دارای ایزوتوپی دایره ای هستند، فراهم می کند.

کمپرسور تبرید:

این سیستم، یک ممپرسور جوشکاری شده و درزگیری شده بدون روغنکاری برای عملیات تبرید و سرمایش می باشد که ماده مبرد آن یک ماده جدید بدون CFC  می باشد.در مورد این ماده مبد جدید، برای حفظ بازده بالای سیکل ، عملکرد بدون روغن سیستم ضروری می باشد. علاوه بر این هیچگونه روغنی برای افزایش  بازده انتقال حرارت مبدلهای حرارتی در سیستم بکار گرفته نشده است. تکنولوژی یاتاقانهای مغناطیسی برای این سیستم انتخاب شده است.

ژنراتورهای با سرعت بالا:

این ژنراتور برای اتصال مستقیمبه توربین گاز یک پایگاه تولید انرژی توزیعی، طراحی شده است. استفاده از یاتاقانهای مغناطیسی باعث می شود که کابر نهایی سیستم یک راه حل بسیار قابل اعتماد، کوتاه و فشرده و با نگهداری کم، در اختیار داشته باشد.این ژنراتور دارای خروجی 1.2mw توان الکتریکی بوده و در  20000rpm کار می کند.همچنین این ژنراتور از نوع خودخنک کن بوده و دارای وزنی معادل 350 kg می باشد.اندازه های این ژتراتور فط 1010*57mm  می باشد.

واحد تست و آزمایش:

یاتاقانهای مغناطیسی برای بسیاری از کاربردهای تحقیقاتی و آزمایشها مناسبتد این یاتاقانها به طراحی توربو ماشین ها ، بهبود فرایند تولیدو ارتقاء سیستم های کنترل و بازبینی و نظارت، کمک شایانی می کنند.شرکت SKF دارای تجربیات وسیعی در بکارگیری یاتاقانهای مغناطیسی در جهت بهبود تحقیقات و آزمایش و ارتقاء نسل آینده ماشین آلات صنعتی می باشد. بنابراین این شرکت قادر است در طراحی واحد تست و آزمایش به شرکتهای صنعتی در جهت به حداکثر رساندن سودمندی آزمایشات کمک قابل توجهی نماید.

اندازه گیری نیرو:

تجهیزات آزمایش و تست معمولاً از یاتاقانهای مغناطیسی برای کمک به طراحی توربو ماشین ها استفاده می کنند.به عنوان مثال شرایطی را در نظر بگیرید که یاتاقان مغناطیسی محور را به حالت معلق در می آورد و نیروی ناشی از پروان پمپ را که بر روی تجهیزات تست سوار شده است ، اندازه گیری می کند.در این حالت 3 نوع نیرو اندازه گیری می شود: نیروی حالت پایدار که ناشی از وزن روتور است، نیروی دینامیکی ناشی از فرکانس  حرکت  پره ها و نیروی ناشی از جریان  درهم(آشفته ) .یاتاقانهای مغناطیسی می توانند به طور مداوم بر نیروی وارد شده نظارت داشته باشندکه این کار از طریق اندزه گیری موقعیت محورو جریان سیم پیچهای محرک تنجام می شود. نرم افزار و سیستم کنترل یاتاقانهای مغناطیسی شرکت SKF این اجازه را می دهند که سیگنال آنالوگ وارد شده و نیروهای ورودی خاص و یا حرکت محور در جهت مناسب را سبب شود.این قابلیت منجر به درک بهتر عملکرد پروانه پمپ، تحت شرایط کاری کنترل شده ، می شود.

بخش هایی از پایان نامه یاتاقان های مغناطیسی
بخش هایی از پایان نامه یاتاقان های مغناطیسی

واحد تست و آزمایش اسپیندل:

رقابت جهانی در زمینه صنعت هواپیمایی ( تجاری) باعث شده است کهت تقاضا برای افزایش هرچه بیشتر سرعت براده برداری از فلزات و ایجاد محصول نهایی ( قطعات) ، افزایش یابد.تولیدکنندگان اسپیندل های ماشینهای ابزار با تولید دائمی اسپیندل های قویتر و سریعتر ، سعی در پاسخ گویی به این نیاز دارند.بهره وری در نسل جدید اسپیندل ها ، به دلیل وجود مشکلات درباره قابلیت اعتماد و عملکرد آنها، هنوز بطور کامل حاصل نشده است. برای حل این مسئله ، شرکت SKF یک واح آزمایش مبتنی بر یاتاقانهای مغناطیسی ، برای اسپیندلها ساخته است که قادر است شرایط بار برداری بر روی قطعه را کاملاً شبیه سازی کند، پیش از آنکه اسپیندل در فرایند و عملیات تولید آغاز بکار کند.

قابلیت های مهم:

  • شبیه سازی نیروهای برشی تا 2KN  و  25 KHz
  • اعمال نیروهای پیچشی تا حد گشتاور پیچشی نامی اسپیندل
  • یاتاقانهای مغناطیسی
  • 40 کانال جمع آوری داده با سرعتبالا ، در سرعت نمونه برداری 50KHz
  • 60 کانال جمع آوری داده با سرعت پائین، در سرعت نمونه برداری 100KHz
  • بررسی و بازدید بلاد رنگ داده ها
  • سیکلهای آزمایش با قابلیت برنامه ریزی کامل جهت شبیه سازیبرنامه های بار برداری
  • آزمایش دوام اسپیندل
  • اندازه گیری فرکانسهای دل برای اسپیندل ها
  • ترتیب گذاری کنترل و آزمایش اسپیندل

تجهیزات خلاء:

یاتاقانهای مغناطیسی راه حل مناسبی را برای تجهیزاتی که در خلاء کار می کنند( از خلاء زیاد تا فشار اتمسفر) در اختیار مصرف کنندگان قرار می دهند. تجهیزات صنعتی که در فرایندهای خلاء بکار می روند دارای استانداردهایی در زمینه های آلودگی ( ناخالصی) ، گاز زدگی و تولید حرارت می باشند.روان سازهای هیدروکربنی نامطلوبند. سیستم های خلاء در محدوده وسیعی از کاربردهای صنعتی مانند فرایندهای بیوتکنولوژی ، تجهیزات تحلیلی و دمنده های لیزر گازی، بکار می روند. علاوه بر این عدم نیاز به روغنکاری ، می توان یاتاقانهای مغناطیسی و موتورها را در محفظه های مخصوص آب بندی شده ای قرار داد تا گاز زدگی به حداقل ممکن برسد.

مزایا و فواید:

  • عملکرد بدون روغنکاری
  • افزایش قابلیت اعتماد و در دسترس بودن
  • عدم آلودگی و کثیف شدن سیستم
  • حذف ذرات ریز ناشی از فرسودگی، بدلیل دوران بدون تماس سیستم
  • یاتاقانهای مغناطیسی 11
  • کاهش هزینه در طول عمر سیستم
  • به حداقل رساندن ارتعاشات
  • یاتاقانهای دارای تلفات فوق العاده کمی برای کار در شرایط خلاء هستند.

 دمنده خلاء:

شکل زیر یک دمنده با چگالی پایین است که برای حفظ فشار خلاء در یک فرآیند تبدیل انرژی گرمایی اقیانوس بکار می رود.این عملیات در مرکز تحقیقات و تکنولوژی پیشرفته اقیانوس آرام انجام می شود.یاتاقانهای مغناطیسی، پمپ را قادر می سازند تا با قابلیت اعتماد و بازدهی بالا و در سرعت بالا، در محیط آب شور و خلاء کار کند.

پمپهای توربو مولکولی TMP :

پمپهای توربو مولکولی در فرایند تولید نیمه هادی ها بکار گرفته می شوند.برای فرایندهایی مانند کاشت یونی، اندود کردن، تیزآب کاری، تبخیر ، CVD/LPCVD,RTP میکرولیتوگرافی و… ، به خلاء بالا و حتی فوق العاده بالا نیاز داریم.در ابزار آلات تحلیلی، پمپهای توربو مولکولی در طیف سنج جرم، تجزیه گر گاز و میکروسکپهای الکترونی مورد استفاده قرار می گیرند.در تحقیقات در مورد مواد، پمپهای توربو مولکولی در وسایل پراکنده سزی نوترون، شتاب دهنده های پروتون و فوق برخورد کننده ها (  SUPERCOLLIDERS) بکار می روند.

یاتاقانهای مغناطیسی:

استفاده از یاتاقانهای مغناطیسی به خاطر بوجود آوردن عملکرد مطمئن در سرعتهای بالا  و بدون روغنکاری می باشد. عدم وجود تماس و نیز عدم استفاده از ماده روانساز فرار، ما را مطمئن می سازد که ذرات کوچکی که به کریستال های نیمه هادی آسیب می رسانند، ایجاد نمی شوند.الگوریتم پیشرفته کنترلی این سیستم، AVC ، برای کاهش ارتعاشات متقل شده به اجزاء حساس سیستم مورد استفاده قرار می گیرند.

مشخصات اسپیندل محرک:Hyper spindles

DC300-300w, 53N (12lb) radial , ( 46lb) [205N] thrust , 43000rpm

DC500-500w, 98N (22lb) radial , ( 50lb) [222N] thrust , 33600rpm

DC900-900w, 267N (60lb) radial ,(50lb) [222N] thrust , 60000rpm

 

 موتورهای محفظه دار:

این موتور برای کار در محیطی با گازهای فوق العاده خورنده طراحی شده  توانی معادل 4.5 kw  در 5000rpm را تولید می کند. این موتور داری استاتور و روتوری می باشد که هر دو محفظه دار می باشند. این موتور دارای چگالی توان بسیار بالاو بازده بالای90% بوده و در دمای کمتر از 60c کار می کند.

مشخصات موتور:

  • توان5kw در  5000rpm
  • فشار محفظه محدود کننده اول بین 1 torr تا  (800psig) 5.5 mpa
  • ورودی ولتاژ:200-240 V , 3 phase , 50/60 Hz , 31 Arms
  • محفظه استاتور و روتور از جنس آلیاژ نیکل و کبالت به نام Monel 400  می باشد.
  • دمای سیم پیچی از کلاس H می باشد  180 c
  • یاتاقانهای مغناطیسی 116

 مشخصات سیستم:

این محصول بطور مشترک توسط شرکت یاتاقانهای مغناطیسی SKF  و شرکت  Cymer Inc ساخته شده است. هدف از ساخت این موتور، استفاده از آن در لیزرهای تخلیه گاز حاوی فلوئور می باشد که توسط شرکت  Cymer  تولید می شوند.این طراحی برای هرگونه کاربرد سمی و خطرناک مناسب است و نیز در جاهایی که نمی توان از آلوده شدن فرایند چشم پوشی کرد، می توان از این سیستم استفاده کرد.

یاتاقان های مغناطیسی
یاتاقان های مغناطیسی

 

یاتاقان های مغناطیسی با دمای بالا:

یاتاقان های مغناطیسی  با دمای یالا جهت کاربردهای دفاعی و  هوافضا مورد استفاده  قرار  می گیرد. این یاتاقان ها به طور ویژه برای استفاده در نسلهای بعدی موتور توربینهای گازی که دمای بالا و سرعت چرخش بالا استفاده از یاتاقان های معمولی را غیر ممکن می سازد طراحی شده اند.مزایای یاتاقانهای مغناطیسی با دمای بالا عبارتند از:

  • سیم پیچ ها و آهنرباهای دمای بالا ، لوازم خنک کننده را کاهش داده و کارایی و طول عمر را تا دمای 1000 درجه فارنهایت بهبود می بخشند.
  • آهنربا های اضافی ، تحلیل کننده های سیگنال و حسگرها تداوم کار را تضمین می کند.
  • حجم کم ، وزن پائین ساختار مغناطیسی باعث افزایش طول عمر می شود.
  • الگوریتمهای کنترل مغناطیسی پیشرفته کارکرد و مقاومت دینامیکی را بهبود می بخشد.
  • سیستم تعادل بطور خودکار عدم تعادل را برطرف کرده باعث کاهش لرزش و مصرف انرژی می شود.این یاتاقان های مغناطیسی همراه با کنترل کننده های دیجیتال مورد استفاده قرار می گیرند تا راه حلی برای ماشین آلات دوار با طول عمر بیشتر باشد.

فهرست مطالب پایان نامه یاتاقان های مغناطیسی رشته مهندسی مکانیک:

  • کمپرسورها
  • تولید انرژی توزیعی
  • ماشین های ابزار
  • واحد تست و آزمایش
  • تجهیزات خلاء
  • توربین های گازی ( درجه حرارت بالا )
  • فصل اوّل: مقدمه و اصول اصلی کار یاتاقان های مغناطیسی
  • مقدمه: ظهور یاتاقان های مغناطیسی
  • اصول و مبانی یاتاقان های مغناطیسی
  • مزایا و محدودیت ها
  • یاتاقان های مغناطیسی چگونه کار می کنند
  • ماهیت سیستم کنترل
  • سیستم کنترل چگونه کار می کند
  • خصوصیات دینامیکی روتور
  • یاتاقان های کمکی
  • کنترل تطبیقی ارتعاشات
  • سوالاتی که معمولاً پیرامون یاتاقان های مغناطیسی مطرح می شود
  • فصل دوّم: اصول طراحی یاتاقان های مغناطیسی
  • الکترومغناطیس
  • فصل سوّم: انتخاب فاصله هوایی
  • فصل چهارم: سنسورهای موقعیت
  • مشخصات کلی سنسورها
  • موارد مقایسه ای
  • پرابهای صوتی
  • پرابهای ظرفیت
  • پرابهای نوری (تداخل سنجی)
  • پرابهای نوری (نعکاس)
  • پرابهای نوری (انسداد)
  • انسداد دیفرانسیلی
  • پرابهای جریان گردابه ای
  • مدولاسیون همزمان ( سنکرون )
  • فصل پنجم:یاتاقان های کمکی
  • مقدمه
  • فهرست واژه ها
  • مدل
  • فصل ششم: طراحی محرک یاتاقان مغناطیسی کف گرد
  • فصل هفتم: کاربردها
مطلب بالا چکیده‌ای از تحقیق و پژوهش اصلی میباشد جهت تهیه نسخه کامل آن از باکس زیر اقدام به خرید و دانلود نمایید
لینک خرید پژوهش پایان نامه یاتاقان های مغناطیسی رشته مهندسی مکانیک:
تحویل فوری و خودکار فایل با لینک مستقیم بعد از پرداخت
تعداد صفحه: 98
قالب: فایل word

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *