Катушкалардағы қуат: қозғалтқыш жылдамдығын 10 есе арттыратын көміртекті талшықты орау процесін ашу
Адам шашынан да жұқа көміртекті талшық орасан зор орталықтан тепкіш күштерге төтеп беру үшін жоғары жылдамдықты қозғалтқыш роторында Ұлы қабырғаны қалай тұрғыза алады?
Dongfeng Motor шығарған 'MACH E' 800В ультра жоғары жылдамдықты электр жетек жүйесі максималды жұмыс жылдамдығы 25 000 айн / мин және шекті жылдамдығы асатын қозғалтқышпен мақтана алады. 34 447 айн / мин .
Бұл таңғаларлық жылдамдықтың артында дәл процесс - көміртекті талшықты орау технологиясы жатыр.
01 Жоғары жылдамдықты қозғалтқыштардың беріктігі
Жоғары жылдамдықты қозғалтқыштар жаңа энергетикалық дәуірде шешуші технологиялық бағытқа айналуда. Бұл қозғалтқыштар сияқты салаларда үлкен әлеуетті көрсетеді. газ турбиналары, бөлінген электр қуатын өндіру, аэроғарыш және жаңа энергетикалық көліктер .
Дегенмен, негізгі мәселе туындайды: жылдамдық артқан сайын ротордағы центрифугалық күш квадраттық түрде өседі..
Мысал ретінде беткі тұрақты магнитті қозғалтқышты алсақ, жылдамдық минутына ондаған мың айналымға жеткенде, тұрақты магниттер мыңдаған есе көп орталықтан тепкіш күштерді сезінеді. өз салмағынан Дәстүрлі металл қорғаныс жеңдері тым ауыр немесе жеткілікті беріктігі жоқ.
Дәл осы жерде көміртекті талшықты композиттер ерекше құндылықты көрсетеді. Көміртекті талшық жоғары жоғары беріктік пен салмақ қатынасымен жылдамдықты қозғалтқыш роторлары үшін тамаша 'бронь' материалына айналады.
02 Негізгі материалдар
Көміртекті талшықты композиттерді жоғары жылдамдықты қозғалтқыштарда қолдану қарапайым материалды алмастыру емес, мұқият құрастырылған жүйе.
Көміртекті талшық әдетте сияқты матрицалық материалдармен біріктіріліп эпоксидті шайыр , көміртекті талшықты күшейтілген полимерді (CFRP) құрайды. анықтайды . Бұл материалдың серпімділік модулі мен созылу беріктігі оның негізгі өнімділік көрсеткіштері болып табылады, бұл оның жоғары жылдамдықтағы айналу кезіндегі үлкен кернеуге төтеп беру қабілетін тікелей
Көміртекті талшықтың өнімділігін оңтайландыру үшін препрег таспасын құрғақ орауыш қалыптау әдісі жиі қолданылады. Бұл әдіс алдын ала сіңдірілген препрег таспаны оправкаға орамастан бұрын тұтқыр күйге дейін қыздыруды және жұмсартуды қамтиды. Орамның керілуін нығыздау кезінде қабаттар бір-біріне жабысып, сіңдіру біркелкілігі мен қалыптау дәлдігін айтарлықтай жақсартады , осылайша өнім сапасын арттырады.
03 Орау процесін ашу
Орау процесі көміртекті талшықты қорғағыш жеңді қалыптастырудың кілті болып табылады. Қолдану қажеттіліктері мен материалдың қасиеттеріне байланысты орауыштың екі негізгі әдісі бар:
Ылғал орау көміртекті талшықтардың бумаларын шайырға батыруды, содан кейін оларды бақыланатын кернеумен тікелей оқпанға орауды қамтиды. Оның құны төмен, бірақ шайыр ағынының әсерлері және дәлдікпен басқару қиындықтары сияқты қиындықтарға тап болады.
Құрғақ орау үшін алдын ала сіңдірілген препрег таспа қолданылады, ол мандрелге оралмас бұрын қызады және жұмсартады. Бұл әдіс құрамында шайырдың тұрақтылығы және жоғары сапалы консистенциясы бар , бұл оны әсіресе өнімділігі жоғары қолданбалар үшін қолайлы етеді.
Зерттеулер көрсеткендей, дымқыл ораумен салыстырғанда, құрғақ орау ыдысты өндіру тиімділігін 30% -ға жақсартады , шайырдың құрамын 20% -ға азайтады және жалпы ақау аймағын 40% -ға азайтады..
04 Орау бұрышы және қабат саны
Көміртекті талшықты орау жоғары жылдамдықты қозғалтқыш роторлары кездейсоқ жинақтау емес. Орау бұрышы мен қабат санының дизайны соңғы өнімнің механикалық қасиеттеріне тікелей әсер етеді.
Типтік орауыш конструкциясы жиі пайдаланады комбинациясын бірнеше қабаттар әр түрлі бұрыштар . Мысалы, жоғары жылдамдықты қозғалтқыштың композиттік жеңіне арналған патент оны радиалды түрде үш қабатқа бөледі: сілтісіз шыны талшықты матаның ішкі және сыртқы қабаттары, көміртекті талшықтың ортаңғы қабаты.
Ортаңғы қабаттағы көміртекті талшық одан әрі екі ішкі қабатқа бөлінеді: ішкі көміртекті талшықтар ± 88 ° айналдыра оралған, ал сыртқы байламдар оралған ± 65 ° айналдыра . Бұл дизайн радиалды және айналмалы кернеулердің таралуын теңестіруге бағытталған.
Микрогаз турбиналарына арналған жоғары жылдамдықты тұрақты магнитті қозғалтқыштарды зерттеуде зерттеушілер көміртекті талшықты қабаттардың барлығы 90° айналмалы ораманы пайдаланған кезде , тұрақты магниттер жақсырақ қысу күйінде болатынын анықтады, бұл оны прототип жасау үшін қолайлы етеді.
05 Қиындықтар мен инновациялар
Жоғары жылдамдықты қозғалтқыш роторларына арналған көміртекті талшықты орау технологиясы бірнеше қиындықтарға тап болады. Жоғары температуралық ортада материалдық қасиеттердің өзгеруі маңызды мәселе болып табылады.
Микрогаз турбиналары үшін жоғары жылдамдықты тұрақты магнитті қозғалтқыштарды зерттеу кезінде температураның жоғарылауын ескере отырып, модальды талдау тұрақты магнит роторының табиғи жиілігі 8,3% -дан астам төмендегенін көрсетті. жоғары температура жағдайында Жоғары температура сонымен қатар ротордың қаттылығына әсер ететін серпімділік модулі сияқты материал қасиеттерінің өзгеруіне әкеледі.
Орау процесінің дәйектілігі мен дәлдігі тағы бір қиындық болып табылады. Cygnet Texkimp және Bowman Power сияқты компаниялар жоғары кернеулі ораманың жылдамдығын, дәлдігін және қайталануын жақсарту үшін шешімдер әзірлеу үшін бірлесіп жұмыс істейді.
Төзімділікті бақылау және бетінің кедір-бұдыры мәселелерін шешу үшін Tianweilan E-Drive Technology инновациялық әдісті ұсынды: біріншіден, пішіннің ішкі бетіне гельдік жабынды бүрку және емдеу; содан кейін бұл пішінді ротор корпусының сыртына орналастырыңыз; ақырында, көміртекті талшықты емдеу үшін оны гельдік жабынмен біріктіруге мүмкіндік беретін қыздырыңыз. Бұл әдіс дәстүрлі тегістеу және жылтырату процестеріне байланысты жіптердің сыну мәселелерін болдырмайды.
06 Перспективалар мен қолданулар
Болашаққа қарап, жоғары жылдамдықты қозғалтқыш өрісінде көміртекті талшықты орау технологиясының даму үрдісі анық. Автоматтандыру және интеллект деңгейлері одан әрі болады.
Жетілдірілген басқару, зондтау және роботтық технологияларды біріктіру көміртекті талшықты композиттік өнімдердің тұрақтылығы мен тұрақтылығын жақсартып қана қоймай, өндіріс тиімділігін айтарлықтай арттырады және шығындарды азайтады.
Көміртекті талшықты орау технологиясы әртүрлі салаларда, соның ішінде қолдану әлеуетін көрсетті жаңа энергетикалық көліктерде, аэроғарыштық, спорттық және демалыс өнімдерінде және медициналық құрылғыларда . Атап айтқанда, автомобиль секторында сутегі сақтау цистерналары және жоғары жылдамдықты тұрақты магнитті қозғалтқыш роторлары қолданудың маңызды бағыттары болып табылады.
Электрлік көліктердегі қуаттылығы жоғары жетек жүйелеріне сұраныс өсіп келе жатқандықтан, көміртекті талшықты орау технологиясы маңызды рөл атқаратын болады.
SDM тобы номиналды қуаты 150 кВт және номиналды жылдамдығы жоғары жылдамдықты тұрақты магнитті қозғалтқышта күшті модельдеу жүргізді 30 000 р/мин . Көміртекті талшықты орау технологиясын қолдана отырып, олар жоғары жылдамдықты айналу кезінде ротордың барлық компоненттерінің қауіпсіз беріктік шегінде сақталуын сәтті қамтамасыз етті.
Инженерлер әр тастың жүк көтергіштігін мұқият есептейтін ежелгі римдік құрылысшылар сияқты әрбір көміртекті талшық қабатының төсеу бұрышы мен кернеуін бақылауды мұқият тексереді. Дегенмен, олармен күресетін орталықтан тепкіш күштер мыңдаған есе күшті . тастардың салмағынан
Бұл қозғалтқыш өзінің жобалық жылдамдығымен жұмыс істегенде, әрбір көміртекті талшық секундына жүздеген рет кернеу өзгерістерін бастан кешіреді. Дегенмен, олар ішкі тұрақты магниттер мен темір өзегін қорғап, Ұлы қабырға сияқты өз орындарында тұруы керек.
