MAGNABEND - KONSIDERAsyon FONDAMENTAL DESIGN
Debaz Magnet Design
Machin Magnabend la fèt kòm yon leman DC pwisan ak sik devwa limite.
Machin nan konsiste de 3 pati debaz: -
Kò leman an ki fòme baz machin nan epi ki gen bobin elektwo-eman an.
Ba a kranpon ki bay yon chemen pou flux mayetik ant poto yo nan baz la leman, epi kidonk kranpon pyès la tòl.
Gwo bout bwa a koube ki se pivote nan kwen an devan nan kò a leman epi li bay yon mwayen pou aplike fòs koube nan materyo-a.
Konfigirasyon Eman-Kò
Konfigirasyon divès kalite posib pou kò a leman.
Isit la yo se 2 ki te tou de te itilize pou machin Magnabend:
Liy wouj tirè ki nan desen ki anwo yo reprezante chemen flux mayetik yo.Remake byen ke konsepsyon "U-Type" a gen yon sèl chemen flux (1 pè poto) tandiske konsepsyon "E-Type" gen 2 chemen flux (2 pè poto).
Konparezon konfigirasyon leman:
Konfigirasyon E-kalite a pi efikas pase konfigirasyon U-kalite a.
Pou w konprann poukisa sa a se konsa konsidere de desen ki anba yo.
Sou bò gòch la se yon koup transvèsal nan yon leman U-type ak sou bò dwat la se yon leman E-kalite ki te fèt pa konbine 2 nan menm U-kalite yo.Si chak konfigirasyon leman kondwi pa yon bobin ki gen menm anpè-vire yo, byen klè leman an double-up (kalite E la) pral gen de fwa plis fòs blocage.Li itilize tou de fwa plis asye men diman nenpòt fil plis pou bobin la!(Sipoze yon konsepsyon bobin long).
(Ti kantite fil siplemantè ta bezwen sèlman paske 2 de pye bobin yo pi lwen nan konsepsyon "E", men siplemantè sa a vin ensiyifyan nan yon konsepsyon bobin long tankou itilize pou Magnabend la).
Super Magnabend:
Pou konstwi yon leman menm pi pwisan konsèp "E" la ka pwolonje tankou konfigirasyon doub-E sa a:
Modèl 3-D:
Anba a se yon desen 3-D ki montre aranjman debaz pati nan yon leman U-type:
Nan konsepsyon sa a poto devan ak dèyè yo se moso separe epi yo tache ak boulon nan moso Nwayo a.
Malgre ke nan prensip, li ta posib pou machin yon kò leman U-type soti nan yon sèl moso asye, li ta Lè sa a, pa posib pou enstale bobin an e konsa bobin an ta dwe blese in situ (sou kò a leman usinage ).
Nan yon sitiyasyon pwodiksyon li trè dezirab pou kapab van bobin yo separeman (sou yon ansyen espesyal).Se konsa, yon konsepsyon U-kalite efektivman dikte yon konstriksyon fabrike.
Nan lòt men an konsepsyon E-kalite a prete tèt li byen nan yon kò leman usinage soti nan yon moso sèl nan asye paske yon bobin pre-fè ka fasil pou enstale apre kò a leman te machin.Yon kò leman yon sèl-moso tou fè pi byen mayetik kòm li pa gen okenn espas konstriksyon ki ta otreman diminye flux mayetik la (e pakonsekan fòs la blocage) yon ti kras.
(Pifò Magnabends te fè apre 1990 te anplwaye konsepsyon E-type).
Seleksyon materyèl pou konstriksyon Eman
Kò leman an ak clampbar la dwe fèt ak materyèl feromayetik (mayetik).Steel se byen lwen materyèl feromayetik ki pi bon mache epi li se chwa a evidan.Sepandan, gen divès kalite asye espesyal ki disponib ki ta ka konsidere.
1) Silisyòm Steel: Segondè rezistivite asye ki anjeneral disponib nan laminasyon mens epi li itilize nan transformateur AC, leman AC, relè elatriye pwopriyete li yo pa obligatwa pou Magnabend la ki se yon leman DC.
2) Soft Iron: Materyèl sa a ta montre pi ba mayetis rezidyèl ki ta bon pou yon machin Magnabend men li se fizikman mou ki ta vle di ke li ta fasil dente ak domaje;li se pi bon yo rezoud pwoblèm nan mayetis rezidyèl yon lòt fason.
3) fè jete: pa fasil magnetised tankou woule fe men ta ka konsidere.
4) Kalite Nerjaveèi 416: Pa ka magnetize osi fò ke asye epi li pi chè (men li ka itil pou yon sifas pwoteksyon mens sou kò leman an).
5) Nerjaveèi Kalite 316: Sa a se yon alyaj ki pa mayetik nan asye ak Se poutèt sa pa apwopriye nan tout (eksepte tankou nan 4 pi wo a).
6) Mwayen Kabòn Steel, kalite K1045: Materyèl sa a se trè apwopriye pou konstriksyon an nan leman an, (ak lòt pati nan machin nan).Li se rezonab difisil nan kondisyon an kòm-apwovizyone epi li tou machin byen.
7) Mwayen Kabòn Steel kalite CS1020 : Asye sa a pa difisil menm jan ak K1045 men li pi fasil disponib e konsa ka chwa ki pi pratik pou konstriksyon machin Magnabend la.
Remake byen ke pwopriyete enpòtan ki nesesè yo se:
Magnetizasyon saturation segondè.(Pifò alyaj asye satire nan anviwon 2 Tesla),
Disponibilite gwosè seksyon itil,
Rezistans nan domaj aksidantèl,
Machinability, ak
Pri rezonab.
Mwayen kabòn asye adapte tout kondisyon sa yo byen.Yo ta ka itilize asye kabòn ki ba, men li mwens rezistan a domaj aksidantèl.Genyen tou lòt alyaj espesyal, tankou supermendur, ki gen pi wo magnetizasyon saturation men yo pa dwe konsidere akòz pri trè wo yo konpare ak asye.
Mwayen kabòn asye sepandan montre kèk mayetis rezidyèl ki ase yo dwe yon nwuizans.(Gade seksyon sou mayetis rezidyèl).
Bobin la
Bobin la se sa ki kondui flux magnetising la atravè elektwomayet la.Fòs magnetising li se jis pwodwi a nan kantite vire (N) ak aktyèl la bobin (I).Kidonk:
N = kantite vire
I = kouran nan likidasyon yo.
Aparans "N" nan fòmil ki anwo a mennen nan yon move konsepsyon komen.
Li se lajman sipoze ke ogmante kantite vire ap ogmante fòs la magnetising men jeneralman sa a pa rive paske vire siplemantè tou redwi aktyèl la, I.
Konsidere yon bobin ki apwovizyone ak yon vòltaj DC fiks.Si kantite vire yo double lè sa a, rezistans enroulements yo pral double tou (nan yon bobin long) e konsa aktyèl la pral mwatye.Efè nèt la pa gen okenn ogmantasyon nan NI.
Ki sa ki vrèman detèmine NI se rezistans a pou chak vire.Se konsa, ogmante NI epesè fil la dwe ogmante.Valè a nan vire siplemantè se ke yo redwi aktyèl ak Se poutèt sa dissipation pouvwa a nan bobin la.
Designer a ta dwe sonje ke kalib fil la se sa ki reyèlman detèmine fòs la magnetising nan bobin la.Sa a se paramèt ki pi enpòtan nan konsepsyon bobin.
Pwodui NI a souvan refere yo kòm "anpè vire yo" nan bobin la.
Konbyen Ampere Vire ki Bezwen?
Steel montre yon magnetizasyon saturation nan apeprè 2 Tesla ak sa a fikse yon limit fondamantal sou konbyen fòs blocage ka jwenn.
Soti nan graf ki anwo a nou wè ke fòs jaden ki nesesè pou jwenn yon dansite flux de 2 Tesla se apeprè 20,000 ampè-viraj pou chak mèt.
Koulye a, pou yon konsepsyon Magnabend tipik, longè chemen flux nan asye a se apeprè 1/5yèm nan yon mèt ak Se poutèt sa yo pral mande pou (20,000/5) AT yo pwodwi saturation, se sa ki sou 4,000 AT.
Li ta bon pou gen anpil plis ampè vire pase sa a konsa ke mayetizasyon saturation ta ka kenbe menm lè twou vid ki genyen ki pa mayetik (sa vle di pyès ki pa FERROUS) yo prezante nan kous la mayetik.Sepandan vire anpè siplemantè ka sèlman jwenn nan pri konsiderab nan dissipation pouvwa oswa pri nan fil kwiv, oswa toude.Kidonk yon konpwomi nesesè.
Desen Magnabend tipik yo gen yon bobin ki pwodui 3,800 ampère vire.
Remake byen ke figi sa a pa depann de longè machin nan.Si yo aplike menm konsepsyon mayetik la sou yon seri longè machin, li dikte ke machin ki pi long yo pral gen mwens vire fil pi epè.Yo pral trase plis aktyèl total men yo pral gen menm pwodwi a nan ampè x vire epi yo pral gen menm fòs la blocage (ak menm dissipation pouvwa a) pou chak inite longè.
Sik devwa
Konsèp sik devwa se yon aspè trè enpòtan nan konsepsyon elektwomayet la.Si konsepsyon an bay plis sik devwa pase sa nesesè, li pa pi bon.Plis sik devwa natirèlman vle di ke yo pral bezwen plis fil kwiv (avèk pri ki pi wo konsekan) ak / oswa pral gen mwens fòs blocage ki disponib.
Remak: Yon leman sik devwa ki pi wo pral gen mwens pouvwa dissipation ki vle di ke li pral sèvi ak mwens enèji epi konsa pi bon mache pou opere.Sepandan, paske leman an se ON pou peryòd sèlman kout Lè sa a, pri enèji a nan operasyon anjeneral konsidere kòm yo te nan anpil ti siyifikasyon.Se konsa, apwòch la konsepsyon se gen dissipation pouvwa anpil jan ou ka jwenn lwen ak an tèm de pa surchof enroulement yo nan bobin la.(Apwòch sa a komen nan pifò desen elektwomayet).
Magnabend la fèt pou yon sik devwa nominal apeprè 25%.
Tipikman li pran sèlman 2 oswa 3 segonn fè yon koube.Lè sa a, leman an pral koupe pou yon lòt 8 a 10 segonn pandan y ap repozisyone materyo a ak aliyen pare pou pwochen pliye a.Si sik devwa a 25% depase Lè sa a, evantyèlman leman an ap vin twò cho ak yon surcharge tèmik ap vwayaje.Eman an pa pral domaje men li pral oblije refwadi pou apeprè 30 minit anvan yo itilize ankò.
Eksperyans operasyonèl ak machin nan jaden an te montre ke sik devwa 25% se byen adekwa pou itilizatè tipik.An reyalite, kèk itilizatè yo te mande vèsyon opsyonèl gwo pouvwa nan machin nan ki gen plis fòs blocage nan depans lan nan mwens sik devwa.
Zòn Seksyon Transvèsal Bobin
Zòn nan seksyon transvèsal ki disponib pou bobin an pral detèmine kantite maksimòm fil kwiv ki ka mete pous. Zòn ki disponib pa ta dwe plis pase sa nesesè, ki konsistan avèk vire anpè ki nesesè yo ak dissipation pouvwa.Bay plis espas pou bobin la pral inevitableman ogmante gwosè a nan leman an ak rezilta nan yon longè chemen flux ki pi long nan asye a (ki pral diminye flux total la).
Menm agiman an implique ke kèlkeswa espas bobin yo bay nan konsepsyon an li ta dwe toujou plen ak fil kwiv.Si li pa plen Lè sa a, sa vle di ke jeyometri leman an ta ka pi bon.
Magnabend Fòs Clamping:
Grafik ki anba a te jwenn pa mezi eksperimantal, men li dakò san patipri byen ak kalkil teyorik.
Fòs blocage a ka kalkile matematikman apati fòmil sa a:
F = fòs nan Newton
B = dansite flux mayetik nan Teslas
A = sipèfisi poto nan m2
µ0 = pèmeyabilite mayetik konstan, (4π x 10-7)
Pou yon egzanp nou pral kalkile fòs la blocage pou yon dansite flux de 2 Tesla:
Kidonk F = ½ (2)2 A/µ0
Pou yon fòs sou zòn inite (presyon) nou ka lage "A" nan fòmil la.
Kidonk Presyon = 2/µ0 = 2/(4π x 10-7) N/m2.
Sa a soti nan 1,590,000 N/m2.
Pou konvèti sa a an kilogram fòs li ka divize pa g (9.81).
Kidonk: Presyon = 162,080 kg/m2 = 16.2 kg/cm2.
Sa a dakò pito byen ak fòs la mezire pou yon espas zewo yo montre sou graf ki anwo a.
Figi sa a ka fasil pou konvèti nan yon fòs total de fixation pou yon machin bay pa miltipliye li pa zòn poto machin lan.Pou modèl 1250E zòn poto a se 125(1.4+3.0+1.5) =735 cm2.
Kidonk fòs total, zewo-gap, ta dwe (735 x 16.2) = 11,900 kg oswa 11.9 tòn;apeprè 9.5 tòn pou chak mèt longè leman.
Dansite Flux ak presyon Clamping yo dirèkteman gen rapò epi yo montre grafik anba a:
Fòs Pratik Clamping:
Nan pratik sa a gwo blocage fòs sèlman tout tan tout tan reyalize lè li pa nesesè (!), sa se lè pliage mens en pièces.Lè koube pyès ki pa FERROUS fòs la pral mwens jan yo montre nan graf ki anwo a, ak (yon ti kras kiryozite), li se tou mwens lè koube moso asye epè.Sa a se paske fòs la blocage ki nesesè pou fè yon koube byen file se pi wo anpil pase sa ki nesesè pou yon koube reyon.Se konsa, sa k ap pase se ke pandan pliye a kontinye kwen an devan nan clampbar a leve yon ti kras konsa pèmèt materyo a fòme yon reyon.
Ti lè-gap ki fòme lakòz yon ti pèt nan fòs blocage men fòs ki nesesè yo fòme koube reyon an te tonbe pi sevè pase gen fòs la blocage leman.Se konsa, yon sitiyasyon ki estab rezilta ak clampbar la pa kite ale.
Ki sa ki dekri pi wo a se mòd nan koube lè machin nan se tou pre limit epesè li yo.Si yo eseye yon materyo menm pi epè Lè sa a, nan kou kranpon an pral leve.
Dyagram sa a sijere ke si kwen nan nen nan clampbar la te reyon yon ti kras, olye ke byen file, Lè sa a, diferans lè a pou koube epè yo ta redwi.
Vreman vre sa a se ka a ak yon Magnabend byen fè pral gen yon clampbar ak yon kwen radiused.(Yon kwen radiused se tou anpil mwens tandans fè aksidan aksidan konpare ak yon kwen byen file).
Mòd majinal nan echèk Bend:
Si yo eseye yon koube sou yon materyo trè epè, machin nan ap echwe pou koube li paske clampbar la ap tou senpleman leve.(Erezman sa a pa rive nan yon fason dramatik; clampbar la jis kite ale tou dousman).
Sepandan si chaj la koube se sèlman yon ti kras pi gran pase kapasite nan koube nan leman an Lè sa a, jeneralman sa k ap pase se ke pliye a ap kontinye di apeprè 60 degre ak Lè sa a, clampbar la ap kòmanse glise bak.Nan mòd sa a nan echèk leman an ka sèlman reziste chaj la koube endirèkteman pa kreye friksyon ant materyo a ak kabann lan nan leman an.
Diferans epesè ant yon echèk akòz leve-off ak yon echèk akòz glisman se jeneralman pa anpil.
Lift-off echèk se akòz pyès travay la leve kwen devan nan clampbar la anlè.Fòs la blocage nan kwen an devan nan clampbar la se sitou sa ki reziste sa a.Blocage nan kwen dèyè a gen ti efè paske li se toupre kote clampbar la ke yo te pivote.An reyalite, li se sèlman mwatye nan fòs la blocage total ki reziste leve-off.
Nan lòt men an, glisman reziste pa fòs la blocage total men sèlman atravè friksyon pou rezistans aktyèl la depann de koyefisyan friksyon ant materyo a ak sifas leman an.
Pou asye pwòp epi sèk koyefisyan friksyon an ka osi wo ke 0.8 men si wilaj la prezan Lè sa a, li ta ka osi ba ke 0.2.Tipikman li pral yon kote nan mitan sa yo ki mòd nan majinal nan echèk koube se anjeneral akòz glisman, men tantativ ogmante friksyon sou sifas la nan leman an yo te jwenn yo pa vo anyen.
Kapasite epesè:
Pou yon kò leman E-type 98mm lajè ak 48mm pwofondè ak yon bobin 3,800 ampere-vire, kapasite nan koube tout longè se 1.6mm.Epesè sa a aplike a tou de fèy asye ak fèy aliminyòm.Pral gen mwens blocage sou fèy aliminyòm lan men li mande mwens koupl pou pliye l 'konsa sa a konpanse nan yon fason pou bay menm jan kapasite kalib pou tou de kalite metal.
Bezwen gen kèk opozisyon sou kapasite a koube deklare: Yon sèl prensipal la ke fòs sede nan metal la ka varye anpil.Kapasite nan 1.6mm aplike nan asye ak yon estrès sede ki rive jiska 250 MPa ak nan aliminyòm ak yon estrès sede jiska 140 MPa.
Kapasite nan epesè nan asye pur se sou 1.0mm.Kapasite sa a se siyifikativman mwens pase pou pifò lòt metal paske asye pur anjeneral ki pa mayetik epi li gen yon estrès sede rezonab.
Yon lòt faktè se tanperati a nan leman an.Si yo te pèmèt leman an vin cho Lè sa a, rezistans nan bobin la pral pi wo ak sa a nan vire ap lakòz li trase mwens aktyèl ak konsekan pi ba ampè-vire ak pi ba fòs blocage.(Efè sa a anjeneral byen modere epi li pa fasil pou lakòz machin nan pa satisfè espesifikasyon li yo).
Finalman, pi epè kapasite Magnabends ta ka fèt si seksyon kwa leman an te fè pi gwo.