გადახედეთ სხვადასხვა ხაზოვან ძრავებს და როგორ უნდა აირჩიოთ ოპტიმალური ტიპი თქვენი აპლიკაციისთვის.
შემდეგი სტატია არის მიმოხილვა სხვადასხვა ტიპის ხაზოვანი ძრავების შესახებ, მათ შორის მათი მუშაობის პრინციპები, მუდმივი მაგნიტების განვითარების ისტორია, ხაზოვანი ძრავების დიზაინის მეთოდები და სამრეწველო სექტორები თითოეული ტიპის ხაზოვანი ძრავის გამოყენებით.
Linear Motor Technology შეიძლება იყოს: Linear Induction Motors (LIM) ან Permanent Magnet Linear Synchronous Motors (PMLSM).PMLSM შეიძლება იყოს რკინის ბირთვი ან უთონო.ყველა ძრავა ხელმისაწვდომია ბრტყელი ან მილის კონფიგურაციით.Hiwin 20 წლის განმავლობაში იყო ხაზოვანი ძრავის დიზაინისა და წარმოების წინა პლანზე.
ხაზოვანი ძრავების უპირატესობები
ხაზოვანი ძრავა გამოიყენება წრფივი მოძრაობის უზრუნველსაყოფად, ანუ მოცემული ტვირთის გადაადგილებისთვის ნაკარნახევი აჩქარებით, სიჩქარით, მგზავრობის მანძილით და სიზუსტით.მოძრაობის ყველა ტექნოლოგია, გარდა წრფივი ძრავით ამოძრავებული, არის ერთგვარი მექანიკური ძრავა მბრუნავი მოძრაობის ხაზოვან მოძრაობად გადაქცევისთვის.ასეთი მოძრაობის სისტემებს მართავს ბურთიანი ხრახნები, ქამრები ან თაროები და პინიონი.ყველა ამ დისკის მომსახურების ვადა დიდად არის დამოკიდებული მექანიკური კომპონენტების ცვეთაზე, რომლებიც გამოიყენება მბრუნავი მოძრაობის ხაზოვან მოძრაობად გადაქცევაზე და შედარებით მოკლეა.
ხაზოვანი ძრავების მთავარი უპირატესობა არის წრფივი მოძრაობის უზრუნველყოფა ყოველგვარი მექანიკური სისტემის გარეშე, რადგან ჰაერი არის გადამცემი საშუალება, ამიტომ ხაზოვანი ძრავები არსებითად უხახუნის დისკებია, რაც უზრუნველყოფს თეორიულად შეუზღუდავი მომსახურების ხანგრძლივობას.იმის გამო, რომ ხაზოვანი მოძრაობის წარმოებისთვის მექანიკური ნაწილები არ გამოიყენება, ძალიან მაღალი აჩქარება არის შესაძლებელი, სადაც სხვა დისკები, როგორიცაა ბურთიანი ხრახნები, ქამრები ან თაროები და პინიონი, სერიოზულ შეზღუდვებს შეხვდება.
ხაზოვანი ინდუქციური ძრავები
ნახ 1
ხაზოვანი ინდუქციური ძრავა (LIM) იყო პირველი გამოგონილი (აშშ პატენტი 782312 - ალფრედ ზეჰდენი 1905 წელს).იგი შედგება „პირველადი“საგან, რომელიც შედგება ელექტრო ფოლადის ლამინირების დასტისაგან და სპილენძის ხვეულების სიმრავლისგან, რომლებიც მომარაგებულია სამფაზიანი ძაბვით და „მეორადი“, ძირითადად, შედგება ფოლადის ფირფიტისგან და სპილენძის ან ალუმინის ფირფიტისგან.
როდესაც პირველადი ხვეულები ენერგიულია, მეორადი მაგნიტიზდება და მეორად გამტარში წარმოიქმნება მორევის ველი.ეს მეორადი ველი შემდეგ ურთიერთქმედებს პირველადი უკანა EMF-თან, რათა გამოიმუშაოს ძალა.მოძრაობის მიმართულება დაემორჩილება ფლემინგის მარცხენა წესს ე.ი.მოძრაობის მიმართულება იქნება პერპენდიკულარული დენის მიმართულებაზე და ველის/ნაკადის მიმართულებაზე.
ნახ 2
ხაზოვანი ინდუქციური ძრავები გვთავაზობენ უპირატესობას ძალიან დაბალი ღირებულებით, რადგან მეორადი არ იყენებს მუდმივ მაგნიტებს.NdFeB და SmCo მუდმივი მაგნიტები ძალიან ძვირია.ხაზოვანი ინდუქციური ძრავები იყენებენ ძალიან გავრცელებულ მასალებს (ფოლადი, ალუმინი, სპილენძი) მათი მეორადობისთვის და აღმოფხვრის მიწოდების ამ რისკს.
თუმცა, ხაზოვანი ინდუქციური ძრავების გამოყენების მინუსი არის ასეთი ძრავებისთვის დისკების ხელმისაწვდომობა.მიუხედავად იმისა, რომ ძალიან მარტივია მუდმივი მაგნიტის ხაზოვანი ძრავებისთვის დრაივების პოვნა, ხაზოვანი ინდუქციური ძრავებისთვის დრაივების პოვნა ძალიან რთულია.
ნახ 3
მუდმივი მაგნიტი ხაზოვანი სინქრონული ძრავები
მუდმივი მაგნიტის ხაზოვანი სინქრონული ძრავები (PMLSM) არსებითად აქვთ იგივე პირველადი, როგორც ხაზოვანი ინდუქციური ძრავები (ანუ ხვეულების ნაკრები, რომლებიც დამონტაჟებულია ელექტრო ფოლადის ლამინირების დასტაზე და ამოძრავებს სამფაზიან ძაბვას).მეორადი განსხვავდება.
ფოლადის ფირფიტაზე დამონტაჟებული ალუმინის ან სპილენძის ფირფიტის ნაცვლად, მეორადი შედგება მუდმივი მაგნიტებისაგან, რომლებიც დამონტაჟებულია ფოლადის ფირფიტაზე.თითოეული მაგნიტის მაგნიტიზაციის მიმართულება შეიცვლება წინა მიმართულების მიმართ, როგორც ნაჩვენებია ნახ. 3-ში.
მუდმივი მაგნიტების გამოყენების აშკარა უპირატესობა არის მეორადში მუდმივი ველის შექმნა.ჩვენ ვნახეთ, რომ ძალა წარმოიქმნება ინდუქციურ ძრავზე პირველადი ველისა და მეორადი ველის ურთიერთქმედების შედეგად, რომელიც ხელმისაწვდომია მხოლოდ მას შემდეგ, რაც შეიქმნა მორევის ველი მეორადში ძრავის საჰაერო უფსკრულის გავლით.ეს გამოიწვევს შეფერხებას, რომელსაც ეწოდება "სრიალი" და მეორადი მოძრაობა, რომელიც არ არის სინქრონიზებული პირველადი ძაბვის მიწოდებასთან.
ამ მიზეზით, ინდუქციური ხაზოვანი ძრავები ეწოდება "ასინქრონულ".მუდმივი მაგნიტის ხაზოვან ძრავზე მეორადი მოძრაობა ყოველთვის სინქრონიზებული იქნება პირველად ძაბვასთან, რადგან მეორადი ველი ყოველთვის ხელმისაწვდომია და ყოველგვარი შეფერხების გარეშე.ამ მიზეზით, მუდმივ ხაზოვან ძრავებს უწოდებენ "სინქრონულ".
სხვადასხვა ტიპის მუდმივი მაგნიტების გამოყენება შესაძლებელია PMLSM-ზე.ბოლო 120 წლის განმავლობაში, თითოეული მასალის თანაფარდობა შეიცვალა.დღეის მდგომარეობით, PMLSM იყენებს ან NdFeB მაგნიტებს ან SmCo მაგნიტებს, მაგრამ დიდი უმრავლესობა იყენებს NdFeB მაგნიტებს.ნახ. 4 გვიჩვენებს მუდმივი მაგნიტის განვითარების ისტორიას.
ნახ 4
მაგნიტის სიძლიერე ხასიათდება მისი ენერგეტიკული პროდუქტით Megagauss-Oersteds, (MGOe).ოთხმოციანი წლების შუა ხანებამდე მხოლოდ Steel, Ferrite და Alnico იყო ხელმისაწვდომი და აწვდიდნენ ძალიან დაბალი ენერგიის პროდუქტებს.SmCo მაგნიტები შეიქმნა 1960-იანი წლების დასაწყისში კარლ სტრნატისა და ოლდენ რეის ნამუშევრებზე დაყრდნობით და მოგვიანებით კომერციალიზაცია სამოციანი წლების ბოლოს.
ნახ 5
SmCo-ს მაგნიტების ენერგეტიკული პროდუქტი თავდაპირველად ორჯერ მეტი იყო Alnico-ს მაგნიტების ენერგეტიკულ პროდუქტზე.1984 წელს General Motors-მა და Sumitomo-მ დამოუკიდებლად განავითარეს NdFeB მაგნიტები, ნეოდინიუმის, რკინის და ბორის ნაერთი.SmCo და NdFeB მაგნიტების შედარება ნაჩვენებია ნახ.5-ში.
NdFeB მაგნიტები ავითარებენ ბევრად მეტ ძალას, ვიდრე SmCo მაგნიტები, მაგრამ ბევრად უფრო მგრძნობიარეა მაღალი ტემპერატურის მიმართ.SmCo მაგნიტები ასევე ბევრად უფრო მდგრადია კოროზიის და დაბალი ტემპერატურის მიმართ, მაგრამ უფრო ძვირია.როდესაც სამუშაო ტემპერატურა მიაღწევს მაგნიტის მაქსიმალურ ტემპერატურას, მაგნიტი იწყებს დემაგნიტიზაციას და ეს დემაგნიტიზაცია შეუქცევადია.მაგნიტი, რომელიც კარგავს მაგნიტიზაციას, გამოიწვევს ძრავის დაკარგვის ძალას და ვერ დააკმაყოფილებს სპეციფიკაციებს.თუ მაგნიტი მოქმედებს დროის 100%-ით მაქსიმალურ ტემპერატურაზე დაბლა, მისი ძალა შენარჩუნდება თითქმის განუსაზღვრელი ვადით.
SmCo მაგნიტების უფრო მაღალი ღირებულების გამო, NdFeB მაგნიტები სწორი არჩევანია ძრავების უმეტესობისთვის, განსაკუთრებით მაღალი არსებული ძალის გათვალისწინებით.თუმცა, ზოგიერთი აპლიკაციისთვის, სადაც სამუშაო ტემპერატურა შეიძლება იყოს ძალიან მაღალი, სასურველია გამოიყენოთ SmCo მაგნიტები მაქსიმალური სამუშაო ტემპერატურისგან თავის დასაღწევად.
ხაზოვანი ძრავების დიზაინი
ხაზოვანი ძრავა ძირითადად შექმნილია სასრული ელემენტების ელექტრომაგნიტური სიმულაციის საშუალებით.შეიქმნება 3D მოდელი, რომელიც წარმოადგენს ლამინირების დასტას, ხვეულებს, მაგნიტებს და ფოლადის ფირფიტას, რომელიც მხარს უჭერს მაგნიტებს.ჰაერი მოდელირებული იქნება როგორც ძრავის გარშემო, ასევე საჰაერო უფსკრულის გარშემო.შემდეგ მასალების თვისებები შეიტანება ყველა კომპონენტისთვის: მაგნიტები, ელექტრო ფოლადი, ფოლადი, ხვეულები და ჰაერი.შემდეგ შეიქმნება ქსელი H ან P ელემენტების გამოყენებით და მოდელი გადაიჭრება.შემდეგ დენი გამოიყენება მოდელის თითოეულ კოჭზე.
ნახ. 6 გვიჩვენებს სიმულაციის გამომავალს, სადაც ნაჩვენებია ნაკადი ტესლაში.სიმულაციის ინტერესის ძირითადი გამომავალი მნიშვნელობა, რა თქმა უნდა, არის საავტომობილო ძალა და ხელმისაწვდომი იქნება.იმის გამო, რომ ხვეულების ბოლო მოხვევები არ წარმოქმნის ძალას, ასევე შესაძლებელია 2D სიმულაციის გაშვება ძრავის 2D მოდელის (DXF ან სხვა ფორმატი) გამოყენებით, ლამინირების, მაგნიტებისა და მაგნიტების დამხმარე ფოლადის ფირფიტის ჩათვლით.ასეთი 2D სიმულაციის გამომავალი იქნება ძალიან ახლოს 3D სიმულაციასთან და საკმარისად ზუსტი საავტომობილო ძალის შესაფასებლად.
ნახ 6
ხაზოვანი ინდუქციური ძრავის მოდელირება მოხდება იმავე გზით, 3D ან 2D მოდელის მეშვეობით, მაგრამ ამოხსნა უფრო რთული იქნება, ვიდრე PMLSM-ისთვის.ეს იმიტომ ხდება, რომ PMLSM მეორადი მაგნიტური ნაკადი მოდელირებული იქნება მაგნიტების თვისებებში შესვლისთანავე, ამიტომ მხოლოდ ერთი ამოხსნა იქნება საჭირო ყველა გამომავალი მნიშვნელობის მისაღებად, მათ შორის საავტომობილო ძალის.
თუმცა, ინდუქციური ძრავის მეორადი ნაკადი საჭიროებს გარდამავალ ანალიზს (იგულისხმება რამდენიმე ამოხსნა მოცემულ დროში), რათა LIM მეორადი მაგნიტური ნაკადი აშენდეს და მხოლოდ ამის შემდეგ მიიღწევა ძალა.ელექტრომაგნიტური სასრული ელემენტების სიმულაციისთვის გამოყენებულ პროგრამულ უზრუნველყოფას უნდა ჰქონდეს გარდამავალი ანალიზის უნარი.
ხაზოვანი საავტომობილო სცენა
ნახ 7
Hiwin Corporation აწვდის ხაზოვან ძრავებს კომპონენტის დონეზე.ამ შემთხვევაში მიწოდებული იქნება მხოლოდ ხაზოვანი ძრავა და მეორადი მოდულები.PMLSM ძრავისთვის, მეორადი მოდულები შედგება სხვადასხვა სიგრძის ფოლადის ფირფიტებისგან, რომელთა თავზე მუდმივი მაგნიტები შეიკრიბება.Hiwin Corporation ასევე აწვდის სრულ ეტაპებს, როგორც ნაჩვენებია ნახ. 7-ში.
ასეთი ეტაპი მოიცავს ჩარჩოს, ხაზოვან საკისრებს, ძრავის პირველადს, მეორად მაგნიტებს, ვაგონს მომხმარებლისთვის ტვირთის დასამაგრებლად, ენკოდერს და საკაბელო ტრასას.ხაზოვანი საავტომობილო საფეხური მზად იქნება მიწოდებისთანავე დასაწყებად და გაამარტივებს ცხოვრებას, რადგან მომხმარებელს არ დასჭირდება ისეთი სცენის დაპროექტება და დამზადება, რომელიც მოითხოვს ექსპერტულ ცოდნას.
ხაზოვანი საავტომობილო ეტაპის მომსახურების ვადა
ხაზოვანი ძრავის საფეხურის მომსახურების ვადა მნიშვნელოვნად აღემატება საფეხურს, რომელსაც მართავს ქამარი, ბურთიანი ხრახნი ან საკიდი და პინიონი.ირიბად ამოძრავებული საფეხურების მექანიკური კომპონენტები, როგორც წესი, პირველი კომპონენტებია, რომლებიც იშლება ხახუნისა და ცვეთის გამო, რომელსაც ისინი მუდმივად ექვემდებარებიან.ხაზოვანი საავტომობილო საფეხური არის პირდაპირი ძრავა მექანიკური კონტაქტის ან ცვეთის გარეშე, რადგან გადაცემის საშუალება არის ჰაერი.მაშასადამე, ერთადერთი კომპონენტი, რომელიც შეიძლება წარუმატებელი იყოს ხაზოვანი ძრავის ეტაპზე, არის ხაზოვანი საკისრები ან თავად ძრავა.
ხაზოვან საკისრებს, როგორც წესი, აქვთ ძალიან გრძელი მომსახურების ვადა, რადგან რადიალური დატვირთვა ძალიან დაბალია.ძრავის მომსახურების ვადა დამოკიდებული იქნება საშუალო მუშაობის ტემპერატურაზე.სურათი 8 გვიჩვენებს ძრავის იზოლაციის ხანგრძლივობას ტემპერატურის ფუნქციის მიხედვით.წესი არის, რომ მომსახურების ვადა განახევრდება ყოველი 10 გრადუსი ცელსიუსზე, როდესაც სამუშაო ტემპერატურა რეიტინგულ ტემპერატურაზე მაღალია.მაგალითად, ძრავის საიზოლაციო კლასი F იმუშავებს 325000 საათს საშუალოდ 120°C ტემპერატურაზე.
მაშასადამე, გათვალისწინებულია, რომ ხაზოვანი ძრავის საფეხურს ექნება 50+ წელი, თუ ძრავა კონსერვატიულად არის შერჩეული, მომსახურების ვადა, რომელიც ვერასოდეს მიიღწევა ღვედით, ბურთიანი ხრახნით, ან თაროებითა და პინიონებით ამოძრავებული საფეხურებით.
ნახ 8
აპლიკაციები ხაზოვანი ძრავებისთვის
ხაზოვანი ინდუქციური ძრავები (LIM) ძირითადად გამოიყენება აპლიკაციებში დიდი მოგზაურობის სიგრძით და სადაც ძალიან მაღალი ძალაა საჭირო ძალიან მაღალ სიჩქარეებთან ერთად.ხაზოვანი ინდუქციური ძრავის არჩევის მიზეზი არის ის, რომ მეორადი ღირებულება გაცილებით დაბალი იქნება, ვიდრე PMLSM-ის გამოყენებისას და ძალიან მაღალი სიჩქარით, ხაზოვანი ინდუქციური ძრავის ეფექტურობა ძალიან მაღალია, ამიტომ მცირე სიმძლავრე დაიკარგება.
მაგალითად, EMALS (ელექტრომაგნიტური გაშვების სისტემები), რომელიც გამოიყენება ავიამზიდებზე თვითმფრინავების გასაშვებად, იყენებს ხაზოვან ინდუქციურ ძრავებს.პირველი ასეთი ხაზოვანი საავტომობილო სისტემა დამონტაჟდა USS Gerald R. Ford ავიამზიდზე.ძრავას შეუძლია 45000 კგ-იანი თვითმფრინავის აჩქარება 240 კმ/სთ სიჩქარით 91 მეტრიან ტრასაზე.
გასართობი პარკის გასეირნების კიდევ ერთი მაგალითი.ზოგიერთ ამ სისტემაზე დაყენებულ ხაზოვან ინდუქციურ ძრავებს შეუძლიათ 3 წამში დააჩქარონ ძალიან მაღალი ტვირთამწეობა 0-დან 100 კმ/სთ-მდე.ხაზოვანი ინდუქციური ძრავის საფეხურები ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას RTU-ებზე, (Robot Transport Units).RTU-ების უმეტესობა იყენებს თაროს და პინიონის დისკებს, მაგრამ წრფივი ინდუქციური ძრავას შეუძლია შესთავაზოს უფრო მაღალი შესრულება, დაბალი ღირებულება და ბევრად უფრო გრძელი მომსახურების ვადა.
მუდმივი მაგნიტის სინქრონული ძრავები
PMLSM-ები, როგორც წესი, გამოყენებული იქნება ბევრად უფრო მცირე დარტყმით, დაბალი სიჩქარით, მაგრამ მაღალიდან ძალიან მაღალი სიზუსტით და ინტენსიური სამუშაო ციკლებით.ამ აპლიკაციების უმეტესობა გვხვდება AOI (ავტომატური ოპტიკური ინსპექტირება), ნახევარგამტარული და ლაზერული მანქანების ინდუსტრიაში.
წრფივი ძრავით ამოძრავებული საფეხურების შერჩევა (პირდაპირი დრაივერი) იძლევა მნიშვნელოვან სარგებელს არაპირდაპირი დისკების მიმართ (ეტაპები, სადაც წრფივი მოძრაობა მიიღება მბრუნავი მოძრაობის გარდაქმნით), გრძელვადიანი დიზაინისთვის და შესაფერისია მრავალი ინდუსტრიისთვის.
გამოქვეყნების დრო: თებ-06-2023