онд а 20,000 эрг / мин-ээс дээш хурдтай ажилладаг өндөр хурдны байнгын соронз хөдөлгүүр нь роторын захын соронзон бүр өөрийн жингээс хэдэн арван дахин их төвөөс зугтах хүчийг мэдэрдэг. Хэрэв зохион бүтээгч 'илүү сайн наалдамхай бодис түүнийг барьж чадна' гэж үзвэл үр дүн нь ихэвчлэн бат бөх чанарыг шалгах явцад наалдамхай давхарга чимээгүйхэн хагарч, соронз нисч, ротор-статорын үрэлт, богино холболт, машины бүрэн эвдрэл зэрэг дарааллаар үүсдэг. Гадаргуу дээр суурилуулсан өндөр хурдны роторын хувьд цавуу нь хэзээ ч хадгалах үндсэн хэрэгсэл биш юм; Энэ нь зөвхөн байрлал тогтоох, чийгшүүлэхэд туслах тоглогч юм . Соронзон 'нисдэг, нисдэггүй' нь ачааллын замаас эхлээд бүтцийн нарийн ширийн зүйлийг багтаасан системийн түвшний инженерчлэлийн арга барил юм.
Төвөөс зугтах хүч ба соронзны хэврэг байдал: Зайлшгүй зөрчил
Гадаргуу дээр суурилуулсан роторын хувьд байнгын соронзууд нь роторын гадна гадаргуу дээр шууд байрладаг бөгөөд төвөөс зугтах хүчийг соронзнууд өөрсдөө болон тэдгээрийн гаднах бэхэлгээний бүтцүүд бүрэн хариуцдаг. Синтерсэн NdFeB-ийн үхлийн сул тал нь хатуу бөгөөд хэврэг байдаг - түүний суналтын бат бэх нь шахалтын бат бэхээсээ хамаагүй бага бөгөөд орон нутгийн согог, бичил хагарал, угсралтын эвдрэлд маш мэдрэмтгий байдаг. Илүү ноцтойгоор хэлбэл, төвөөс зугтах ачаалал нь хурдны квадратаар нэмэгддэг: хурд хоёр дахин нэмэгдэж, ачаалал дөрөв дахин их болдог. 30,000 эрг / мин хурдтай ажилладаг 40 мм диаметртэй роторын хувьд гадаргуугийн шугаман хурд нь ойролцоогоор 62.8 м / с байна. Энэ бол аль хэдийн нухацтай эмчлэх шаардлагатай бүтцийн нөхцөл бөгөөд зөвхөн наалдамхай бодисоор 'зохицуулах' хувилбар биш юм.
Өрөөний температурт наалдамхай зүсэлтийн бат бэхийн өгөгдөл нь ихэвчлэн гайхалтай харагддаг боловч өндөр хурдтай роторын дотоод температур нь ашиглалтын явцад 150 ° C хүртэл өсдөг. Ийм температурт энгийн бүтцийн цавууны модуль огцом буурч, урт хугацааны төвөөс зугтах зүсэлтийн дор наалдамхай давхарга нь мөлхөгч-хагарал-таслах хуримтлагдсан гэмтлийн замд ордог. Инженерийн туршлагаас харахад зөвхөн цавуунд тулгуурласан бүтэц нь 10,000 эрг / мин-ээс бага хурдтай ажилладаг боловч 15,000 эрг / мин босгыг давахад наалдамхай давхаргын урт хугацааны найдвартай байдал нь хүлээн зөвшөөрөгдөхгүй болно. Энэ нь цавуу нь өөрөө 'муу' учраас биш, харин цавууг үндсэн ачааллыг даахгүй байх ёстой байрлалд байрлуулсантай холбоотой юм..
Хамгаалах ханцуй: Төвөөс зугтах ачааны батоныг илүү бат бөх материал руу дамжуулах
Өндөр хурдтай гадаргуу дээр суурилуулсан роторын хувьд хамгийн гол шийдэл нь хамгаалалтын ханцуйвчийг соронзны гадна талд суулгаж, хөндлөнгийн холболтоор соронзонд радиаль урьдчилан ачааллыг өгөх бөгөөд ингэснээр соронз нь шахалтын дор эсвэл хяналттай стрессийн дор зогсонги байдалд, хүйтэн үед өндөр хурдтай, халуун үед өндөр хурдтай байх болно. Ханцуйны дизайны гол цөм нь 'бүрхүүл нэмэх' биш, харин хөндлөнгийн нарийвчлалыг сонгох явдал юм : хэт бага хөндлөнгийн оролцоо, контактын даралт өндөр хурдтайгаар тэг болж буурч, соронзыг роторын цөмөөс салгахад хүргэдэг; хэт их хөндлөнгийн оролцоо, ханцуйны өөрийн цагирагны ачаалал нь хязгаараас давсан, эсвэл соронз дээрх хэт шахалтын дарамт нь орон нутгийн хугарал үүсгэдэг.
Ханцуйвчийн материалыг сонгохдоо нүүрстөрөгчийн нийлмэл материал ба металл хайлшийн хоорондох солилцоо нь роторын алдагдал, температурын өсөлт, эрчим хүчний нягтын хил хязгаарыг шууд тодорхойлдог.
Нүүрстөрөгчийн нийлмэл ханцуйны сонирхол татахуйц байдал нь цагирагны өндөр бат бэх , нягтрал багатай байдаг. Тэдгээрийг металл ханцуйнаас илүү нимгэн болгож, агаарын цоорхойд илүү их зай гаргаж, эрчим хүчний нягтралыг сайжруулахад тусалдаг. Гэхдээ нийлмэл материалууд нь анизотроп шинж чанартай байдаг; Тэдний цагирагны бат бэх нь шилэн ороомгийн чиг баримжаа болон процессын чанараас хамаардаг бөгөөд тэдгээрийн эвдрэлийн горимд шилэн хугарал, матрицын хагарал, давхаргыг хамардаг. Хяналт, хүлээн авах логик нь металл эд ангиудынхаас огт өөр юм. Ихэнхдээ үл тоомсорлодог өөр нэг баримт бол нүүрстөрөгчийн эслэг нь тусгаарлагч биш юм . CFRP ханцуй нь хувьсах соронзон орон дахь эргэлтийн гүйдлийн алдагдлыг үүсгэдэг бөгөөд алдагдал нь давхаргын бүтэц, шилэн контактын төлөв, давирхайн системээс хамаарна; Үүнийг 'тэг алдагдал' гэж хялбарчлах боломжгүй. Нүүрстөрөгчийн файберын дулаан дамжилтын илтгэлцүүр нь мөн чиглэлээс хамаардаг бөгөөд роторын доторх дулааныг гадагш дамжуулах зам нь металл ханцуйнаас илүү төвөгтэй байдаг.
Титан хайлш, Inconel 718, зэвэрдэггүй ган зэрэг металл ханцуйны давуу тал нь изотроп шинж чанартай, илүү сайн дулаан дамжуулалттай, илүү боловсорч гүйцсэн хэмжээсийн нарийвчлал, багцын тууштай байдлыг санал болгодог . Титан хайлш нь дунд зэргийн нягтралтай бөгөөд хүч чадал ба температурын эсэргүүцлийн хооронд сайн тэнцвэртэй байдаг тул өндөр хурдны роторын нийтлэг буулт болдог; Inconel 718 нь өндөр температурт илүү сайн хүч чадалтай боловч өндөр нягтралтай, гүйдлийн алдагдал ихтэй байдаг. Металл ханцуйны өртөг нь түүний өндөр цахилгаан дамжуулах чанар юм: статорын үүрний гармоникууд нь ханцуйндаа эргэлдэх гүйдлийг өдөөдөг бөгөөд энэ алдагдал нь роторын дулааны ачаалал дээр шууд давхцаж, улмаар интерференцийн тохируулгын халуун төлөвтэй холбоо барих даралтыг өөрчилдөг. Сүүлийн жилүүдэд тодорхой чиг хандлага болж байна ханцуйны нийлмэл бүтэц нь : гаднах титан хайлшны давхарга нь гол цагираг ачааг үүрдэг бол дотоод нүүрстөрөгчийн эслэг эсвэл бага алдагдалтай давхарга нь дулааны тохируулга, алдагдлын хуваарилалтыг тохируулдаг. 45 кВт/45,000 эрг/мин хөдөлгүүртэй харьцуулахад нийлмэл ханцуйны роторын хажуугийн температурын өсөлт нь бүх титанаас бүрдсэн хоёр давхар ханцуйнаас бага байсан нь 'давхарга дахь олон зөрчилдөөнийг шийдвэрлэх' санааг харуулж байна.
Төгсгөлийн бэхэлгээ: Цавуунд суурилсан загвараар мартагдсан 'Сүүлийн тулгуур хана'
Ханцуйвчтай байсан ч тэнхлэгийн чиглэлд механик саад байхгүй бол эвдрэлийн далд зам үлддэг: өндөр хурдтай эргэлтийн чичиргээ, дулааны эргэлтийн дор соронзон нь бага зэрэг тэнхлэгийн шилжилтийг хийж, наалдамхай давхаргыг аажмаар гэмтээж, контактын гадаргууг элэгдэж, улмаар ачааллын өмнөх хуваарилалтыг муутгадаг. Төгсгөлийн хадгалалтын бүтцийн үүрэг бол энэ замыг бүрэн хаах явдал юм.
Хамгийн шууд арга бол бэхэлгээний цагираг эсвэл төгсгөлийн хавтанг суурилуулах явдал юм. соронзыг тэнхлэгийн дагуу хязгаарлахын тулд роторын хоёр төгсгөлд Илүү авсаархан загварт роторын голын төгсгөлд цагираг хэлбэрийн шатыг боловсруулж болох бөгөөд ингэснээр соронзыг оруулсны дараа гишгүүрийн гадаргуу нь тэнхлэгийн хадгалалтыг хангана; Өөрөөр хэлбэл, тойргийн байрлал болон тэнхлэгийн хязгаарлалтыг хангах үүднээс зэргэлдээх соронзны хооронд даралтат хавтан/хадгалах функцуудыг байрлуулж болно. Гаднах роторын бүтцийн хувьд соронзон бэхэлгээний бүс ба бөмбөрийн дотоод хананд бэхэлгээний бүсийн хооронд өндрийн зөрүү үүсч, соронзон бэхэлгээний бүсийн төгсгөлийн гадаргуу нь байгалийн жамаар тэнхлэгийн бэхэлгээний уруул болдог. Эдгээр бүтцийн нийтлэг логик нь: тэнхлэгийн хадгалалт нь наалдамхай давхаргад хамаардаггүй, харин металл эсвэл нийлмэл бүрэлдэхүүн хэсгүүдээр шууд дамждаг . Симо форумын анхны туршлага ч үүнийг баталж байна—соронзны хоёр үзүүрт зэвэрдэггүй ган бэхэлгээний уруулыг оруулсны дараа ижил наалдамхай схем нь 20,000 эрг/мин серво мотор дээр сулрахгүйгээр 1000 цагийн бат бөх байдлын туршилтыг хийж гүйцэтгэсэн бол өмнө нь зөвхөн наалдамхай наалт дээр тулгуурладаг байсан.
Поттингын үүрэг: Интеграци, гэхдээ эм биш
Эпокси савыг ихэвчлэн олон соронзыг цагираг хэлбэрээр нэгтгэхэд ашигладаг бөгөөд энэ нь бие даасан соронзыг буруу байрлуулах эсвэл унах эрсдлийг бууруулдаг. Сав хийх нь чичиргээ сааруулагчийг сайжруулж, ачааллын хуваарилалтыг жигд болгож, хүрээлэн буй орчныг тодорхой хэмжээгээр тусгаарлаж чадна. Гэхдээ энэ нь бас тодорхой хязгаартай. Ашиглалтын агшилт, үлдэгдэл хоосон зай, савны давирхайн дулаан дамжилтын чанар нь инженерийн гурван зайлшгүй хязгаарлалт юм: хоосон зай нь цахилгаан тусгаарлагч болон дулаан дамжуулалтын орон нутгийн сул талыг бий болгож, ээлжлэн төвөөс зугтах ачааллын дор хагарал үүсэх цэг болдог; хэрэв экзотермик эдгэрэлт, агшилтыг зохих ёсоор хянахгүй бол давирхайн доторх үлдэгдэл стресс үлдэнэ. Жижиг цоорхойд давирхайн жигд бус тархалт нь бэхэлгээний хүчийг шууд бууруулдаг бөгөөд хамгийн муу тохиолдолд соронз сулрах шалтгаан болдог. Саванд хийх зөв үүрэг нь туслах хязгаарлалт ба нэгтгэх арга юм : ханцуй болон төгсгөлийн бэхэлгээ нь үндсэн ачааллын замыг аль хэдийн бүрдүүлсний дараа системийн тогтвортой байдал, бат бөх чанарыг сайжруулж чадна, гэхдээ үүнийг төвөөс зугтах ачааллыг бие даан зөөвөрлөх шийдэл гэж үзэж болохгүй.
Найдвартай байдлыг ихэвчлэн үйл явцын нарийн ширийн зүйлээр шийддэг
Бүтцийн схемийг тодорхойлсны дараа наалдамхай давхарга болон угсралтын үйл явцын нарийвчилсан мэдээлэл нь онолын дизайныг хэрэгжүүлэх боломжтой эсэхийг тодорхойлдог. Дахин дахин баталгаажуулсан инженерийн дүрэм бол: соронзон хальсны арын гадаргуу дээр цавуу түрхэж болохгүй . Соронзны арын хэсэг эсвэл роторын гол гадаргуу руу 0.1 мм-ийн дарааллаар наалдамхай халих ховилыг боловсруулснаар даралт өгөх үед илүүдэл цавууг ховилын дагуу гадагшлуулж, агаарыг гадагшлуулах боломжийг олгодог. Дараа нь бондын зузааныг хянах боломжтой хязгаарт тохируулж, хоосон согогийг мэдэгдэхүйц бууруулж, үр дүнтэй холболтын талбай, тууштай байдал сайжирна. Цавууг сонгохдоо зөвхөн тасалгааны температурын зүсэлтийн бат бэхийг харгалзан үзэх ёсгүй; Өөрчлөгдсөн эпокси бүтцийн цавуу нь 150 ° C-т хангалттай зүсэлтийн модулийг хадгалдаг бөгөөд өндөр хурдтай роторын хэрэглээнд тавигдах хамгийн бага шаардлага юм.
Ханцуйвчийг угсрах процессууд бас хөгжиж байна. Уламжлалт карбон файбер ханцуй нь хөндлөнгийн тохируулга эсвэл хүйтэн холбоход тулгуурладаг; Хүйтэн холбох хэрэгсэл нь босоо ам эсвэл соронзны угсралтыг хөргөхийн тулд шингэн азотыг ашигладаг бөгөөд соронзны гүйцэтгэл эсвэл холболтын бат бөх байдалд мэдэгдэхүйц сөрөг нөлөө үзүүлэхгүй нь батлагдсан. Илүү шинэ чиглэл бол дарах зориулалттай нүүрстөрөгч-фиберээр бэхжүүлсэн полимер ханцуйвч юм : хувийн хэвлэх процесс нь өрөөний температурт наалдамхай бодисгүйгээр, дулааны дарамт үүсгэхгүйгээр өндөр ачаалал үүсгэдэг бөгөөд 30-аас 300 мм-ийн диаметртэй роторуудад тохиромжтой бөгөөд 'савдалт' болон 'ачааллыг' арилгахад тохиромжтой. Ийм процессын ач холбогдол нь угсралтын явцад материалын шинж чанарт учирч болзошгүй хохирлыг бууруулж, ханцуйны урьдчилсан ачааллыг урьдчилан таамаглах, давтах боломжтой болгодог.
Дүгнэлт
Гадаргуу дээр суурилуулсан өндөр хурдны роторын соронзон хадгалалтын үндсэн логикийг нэг өгүүлбэрээр дүгнэж болно: 'наалдац' дээр суурилсан аливаа холболт нь төвөөс зугтах ачааллыг даахгүй байх ёстой . Ханцуйвч нь тооцоолсон радиаль ачааллыг хангаж, төгсгөлийн бүтэц нь тэнхлэгийн шилжилтийн гарцыг хааж, ваар ба цавуу нь байрлал тогтоох, чийгшүүлэх, нэгтгэх ажлыг зохих газарт нь гүйцэтгэдэг бол интерференц, дулааны тохируулга, алдагдал, процессын цонхыг системийн түвшинд дахин дахин давтдаг. Өндөр хурдны роторын хувьд 'нэг удаа, бүгдэд нь' барих шийдэл байдаггүй - зөвхөн ачааллын зам дагуу давхарга хамгаалалтыг бий болгож, интерфэйс бүрт материалын бодит байдлыг хүндэтгэдэг инженерийн дүгнэлт.
