Kusawazisha kwa Nguvu kwa Rota za Magnetic Levitation Motor: Uchambuzi wa Kina wa G1.0 na G2.5 Viwango na Michakato ya Majaribio

Mota za kuinua sumaku , pamoja na faida zake za kufanya kazi bila kugusa, msuguano sifuri, na ufanisi wa hali ya juu, polepole huchukua nafasi ya injini za jadi kama chaguo kuu la mashine zinazozunguka kwa kasi ya juu. Hata hivyo, wakati wa operesheni ya kasi ya juu, hata usawa mdogo wa wingi katika rota ya levitation ya magnetic inaweza kusababisha vibration kali isiyo na usawa, inayoathiri moja kwa moja usahihi wa levitation, utulivu wa uendeshaji, na maisha ya huduma ya motor. Kwa hiyo, kusawazisha kwa nguvu - mchakato muhimu wa utengenezaji kwa mashine zinazozunguka - ni muhimu hasa kwa motors za levitation magnetic.

Makala haya yanafasiri kwa utaratibu maana na tofauti kati ya alama za G1.0 na G2.5 katika viwango vya kusawazisha vinavyobadilika vya ISO, na hutoa utangulizi wa kina wa michakato ya kupima kusawazisha inayobadilika kwa rota za mwendo wa sumaku.

I. Muhtasari wa Mfumo wa Daraja la Kusawazisha la ISO

Uainishaji wa madaraja ya kusawazisha yanayobadilika hutoka kwa kiwango cha ISO 1940 (sasa kimesasishwa hadi ISO 21940-11), kilichoanzishwa na Shirika la Kimataifa la Kuweka Viwango (ISO) mwaka wa 1940. Kiwango hiki hugawanya ubora wa mizani ya rota ngumu katika madaraja 11, kuanzia usahihi wa juu zaidi wa G0.4 hadi kiwango cha chini kabisa cha hitaji la G4000, huku kila hitaji la G4000 likiongezeka.

Daraja la usawa linaonyeshwa na herufi 'G' ikifuatiwa na nambari. Maana yake ya kimwili ni  kasi ya juu inayoruhusiwa ya mtetemo kwenye uso wa rota , iliyoonyeshwa kwa mm/s, na inaweza pia kuwakilishwa kama usawa mahususi (g·mm/kg). Kadiri nambari ya daraja inavyokuwa ndogo, ndivyo usahihi wa kusawazisha unavyohitajika.

Mfumo wa Kuhesabu Msingi

Katika kiwango cha ISO, uhusiano kati ya daraja la usawa G, usawa wa rota e, na kasi ya angular ω ni:

G = ω × e / 1000

Wapi:

·  G – daraja la ubora wa mizani (mm/s)

·  ω - kasi ya angular ya kufanya kazi (rad/s)

·  e – usawaziko unaoruhusiwa (μm)

Fomu hii inaonyesha kiini cha kusawazisha kwa nguvu:  usahihi wa kusawazisha unategemea sio tu juu ya ukubwa wa usawa wa mabaki, lakini pia kwa kasi ya uendeshaji wa rotor . Kadiri kasi inavyokuwa juu, ndivyo mtetemo unavyoongezeka unaosababishwa na usawa sawa, hivyo kuhitaji usahihi wa juu zaidi wa kusawazisha.

II. G1.0 na G2.5: Ukalimani wa Kawaida na Matukio ya Matumizi

G2.5 - 'Kitengo cha Kazi' cha Motors za Viwanda

G2.5 ndio  daraja la usawa linalotumika sana  katika tasnia ya magari madogo na ya kati. Matukio yake kuu ya maombi ni pamoja na:

• Mitambo ya gesi

• Spindle za zana za mashine

• Motors ndogo na za kati za umeme

Kwa motors za jadi, daraja la G2.5 tayari linakidhi mahitaji ya vibration na kelele ya idadi kubwa ya maombi ya viwanda. Viwango vya IEC vinasema kwa uwazi kwamba kiwango cha usawa wa rotor kwa motors za ufanisi wa juu inapaswa kufikia G2.5.

G1.0 - 'Kiwango cha Juu' cha Precision Motors

G1.0 ni daraja la usawa wa juu, na mahitaji ambayo ni magumu mara 2.5 kuliko G2.5. Maombi ya kawaida ni pamoja na:

• Mashine ya kusaga anatoa

• Rotors ndogo za usahihi wa magari

• Spindles za chombo cha usahihi wa hali ya juu

• Vifaa vya kiendeshi vya sauti na video

Jinsi ya kuchagua kwa Magnetic Levitation Motors?

Mota za kuinua sumaku kwa kawaida hufanya kazi kwa kasi ya juu zaidi kuliko injini za jadi (makumi ya maelfu ya rpm au zaidi), na mahitaji yao ya mtetemo na usahihi wa kuelea ni ya lazima sana. Kwa hivyo, uteuzi wa daraja la kusawazisha la nguvu kwa motors za kuinua sumaku inapaswa kuzingatia mambo yafuatayo kwa undani:

1. Kasi ya uendeshaji : kasi ya juu zaidi huweka masharti magumu ya daraja la usawa.

2. Hali ya utumaji : vifaa vya usahihi (kama vile pampu za molekiuli za sumaku na mifumo ya kuhifadhi nishati ya flywheel) mara nyingi huhitaji G1.0 au hata G0.4.

3. Ugumu wa rota : rota zinazonyumbulika zinaweza kuhitaji usahihi wa juu wa kusawazisha.

Katika uhandisi wa vitendo, mahitaji ya kusawazisha ya motors nyingi za kuinua sumaku  tayari yamepita G2.5 na yanaelekea G1.0 au hata G0.4.

III. Uhesabuji wa Usawa wa Mabaki Unaoruhusiwa

Baada ya kuamua kiwango cha usawa G, hatua inayofuata ni kuhesabu usawa wa mabaki unaoruhusiwa wa rotor. Hiki ndicho kiashirio muhimu zaidi cha upimaji katika majaribio ya kusawazisha yanayobadilika.

Fomula za Kuhesabu

Kulingana na kiwango cha ISO, usawa wa mabaki unaoruhusiwa wa U_per huhesabiwa kama:

U_per = 9549 × G × m / n

au

U_per = G × M / (ω × 1000)

Wapi:

• U_per - usawa wa mabaki unaoruhusiwa (g·mm)

• G - daraja la ubora wa usawa (mm/s)

• m / M - uzito wa rotor (kg)

• n - kasi ya kufanya kazi (rpm)

• ω - kasi ya angular ya kufanya kazi (rad/s)

Mfano wa Kuhesabu

Fikiria rotor ya motor ya levitation ina uzito wa kilo 50 na kasi ya kufanya kazi ya 30,000 rpm:

• Ikiwa  G2.5  imechaguliwa: U_per = 9549 × 2.5 × 50 / 30000 ≈  39.8 g·mm

• Ikiwa  G1.0  imechaguliwa: U_per = 9549 × 1.0 × 50 / 30000 ≈  15.9 g·mm

Inaweza kuonekana kuwa chini ya hali sawa, usawa wa mabaki unaoruhusiwa kwa G1.0 ni 40% tu ya hiyo kwa G2.5. Kwa motors za kasi ya juu za levitation, hii inamaanisha  usahihi wa kupunguza uzito wa kiwango cha milligram..

Mgao kwa Ndege za Marekebisho

Kwa rota zinazohitaji kusawazisha kwa ndege mbili (uwiano wa urefu hadi kipenyo> 0.5), usawa wa jumla unaoruhusiwa lazima usambazwe kati ya ndege mbili za kusahihisha. Uwiano wa mgao kawaida huhesabiwa kwa uwiano wa kinyume na umbali kutoka kwa ndege za kurekebisha hadi katikati ya rotor ya mvuto.

IV. Michakato ya Upimaji wa Kusawazisha Nguvu kwa Rota za Magnetic Levitation Motor

Usawazishaji wa nguvu wa motors za kuinua sumaku hutofautiana kimsingi na ule wa injini za kitamaduni, kwa sababu ya njia yao ya kipekee ya usaidizi -  kuinua bila kugusa kwa fani za sumaku..

1. Mapungufu ya Mbinu za Kimila za Kusawazisha

Mbinu za jadi za kusawazisha zinahitaji mashine maalum ya kusawazisha ambapo rotor inasaidiwa na fani za mitambo (rollers au V-blocks) kwa kipimo na marekebisho. Hata hivyo, hali halisi ya uendeshaji wa rotor ya levitation ya magnetic inasaidiwa na nguvu za levitation za fani za magnetic. Usaidizi wa mitambo hauwezi kuiga hali halisi za kazi na unaweza kuanzisha usumbufu wa ziada wa usaidizi.

2. Njia za Kusawazisha kwa Rotors za Ulawi wa Magnetic

(1) Usawazishaji Mtandaoni

Usawazishaji wa mtandaoni unarejelea shughuli za kusawazisha zinazofanywa  wakati mfumo wa utelezi wa sumaku ukiwa katika operesheni ya kawaida . Wazo la msingi ni kutumia vitambuzi vilivyo katika mfumo wa kuzaa sumaku (sensorer za kuhama, vitambuzi vya sasa, n.k.) kupata ishara za mtetemo wa rotor, na kisha kutumia algoriti kubaini ukubwa na awamu ya kutokuwa na usawa, na hivyo kuamua mkakati wa kusahihisha.

Njia hii huondoa haja ya kutenganisha rotor kutoka kwa vifaa, kuboresha sana ufanisi wa kusawazisha.

(2) Usawazishaji usio na uzito wa majaribio

Mbinu za kitamaduni za kusawazisha zinahitaji majaribio mengi (kuongeza uzani wa majaribio → kupima → kurekebisha) ili kupata coefficients ya ushawishi, ambayo haifai. Ili kushughulikia hili, watafiti wamependekeza  njia za kusawazisha zisizo na uzito wa majaribio kulingana na sifa za udhibiti wa fani za sumaku..

Mbinu hii huongeza uwezo wa kudhibiti wa fani za sumaku ili kutoa nguvu zinazoweza kudhibitiwa za sumakuumeme katika hali ya usawishaji tuli, kuiga nguvu za katikati ambazo uzani halisi wa majaribio ungetoa wakati wa mzunguko. Hii huruhusu mgawo wa ushawishi kutambuliwa bila kusakinisha uzani wa majaribio, na hivyo kurahisisha utaratibu kwa kiasi kikubwa.

(3) Usawazishaji kwenye tovuti

Kusawazisha kwenye tovuti inahusu shughuli za kusawazisha zinazofanywa kwenye eneo halisi la ufungaji wa vifaa. Tofauti na mbinu za jadi ambapo rotor huondolewa na kutumwa kwa kituo cha mtihani, kusawazisha kwenye tovuti huzingatia  athari za kina za mfumo mzima  (ikiwa ni pamoja na ugumu wa kuzaa, hali ya ufungaji, vibrations ya msingi, nk), kutoa matokeo ya kusawazisha ambayo yanalingana na hali halisi ya uendeshaji.

3. Utaratibu wa Upimaji wa Kawaida

Kwa kuchukua kipeperushi cha katikati cha sumaku kama mfano, utaratibu wa kawaida wa kupima kusawazisha ni kama ifuatavyo:

Hatua ya 1: Ukaguzi wa awali
Kabla ya kusawazisha, rota lazima ipitie ukaguzi wa kuona na wa kipenyo ili kuthibitisha kuwa hakuna kasoro za uchakataji, burrs, au jambo geni linaloshikamana nayo.

Hatua ya 2: Kipimo cha Awali
Kwenye mashine maalum ya kusawazisha au mfumo wa kuinua sumaku, fanya jaribio la takriban 70% ya kasi ya kufanya kazi ili kukusanya data ya amplitude ya mtetemo na awamu.

Hatua ya 3: Utambulisho usio na usawa
Kupitia usindikaji wa mawimbi, toa sehemu ya mtetemo inayosawazishwa ya rota, na uchanganye na muundo wa mienendo ya rota ili kubaini ukubwa na awamu ya kutokuwa na usawa.

Hatua ya 4: Marekebisho na Uthibitishaji
Kulingana na matokeo ya hesabu, ongeza au ondoa uzito katika nafasi zilizobainishwa, kisha upime tena ili kuthibitisha kuwa kiwango cha usawa lengwa kimefikiwa.

Hatua ya 5: Uthibitishaji wa Masafa ya Kasi Kamili
Tekeleza vipimo vya mtetemo katika sehemu nyingi za kasi ndani ya masafa ya kasi ya uendeshaji (ikiwa ni pamoja na karibu kasi muhimu) ili kuhakikisha kuwa viwango vya mtetemo katika kasi zote vinakidhi mahitaji.

4. Changamoto za Kiufundi katika Usawazishaji wa Ulawi wa Magnetic

Kusawazisha rota za kuinua sumaku hutoa changamoto kadhaa za kipekee:

• Athari za rotor zinazoweza kubadilika : rotors ya kasi ya magnetic levitation mara nyingi hufanya kazi juu ya kasi muhimu na ni rotors rahisi; usambazaji wao usio na usawa unaweza kutofautiana kwa kasi, inayohitaji kusawazisha kwa njia nyingi.

• Uingiliaji wa nguvu ya sumakuumeme : nguvu za sumakuumeme za fani za sumaku zinaweza zenyewe kuanzisha nguvu za ziada za mtetemo zinazolingana, ambazo lazima zitofautishwe na kulipwa fidia katika algorithms.

•  Usahihi wa sensorer : usahihi wa uhamishaji na sensorer za sasa huathiri moja kwa moja uaminifu wa utambulisho usio na usawa.

V. Hitimisho

Kusawazisha kwa nguvu ni hatua muhimu inayochukua kielekezi cha sumaku kutoka tu 'kuwa na uwezo wa kusokota' hadi 'kusokota vizuri'. G1.0 na G2.5 sio tu lebo mbili za nambari; zinawakilisha viwango tofauti vya usahihi na mahitaji ya uhandisi. Kwa injini za kuinua sumaku, kasi inavyoendelea kuongezeka na matumizi yanazidi kuwa ya kisasa zaidi, hatua kutoka G2.5 kuelekea G1.0 na hata alama za juu zaidi za usahihi imekuwa mtindo usioepukika.

Wakati huo huo, mbinu ya kipekee ya usaidizi wa mota za kuinua sumaku imesababisha michakato bunifu ya kusawazisha kama vile kusawazisha mtandaoni na kusawazisha bila uzito wa majaribio. Teknolojia hizi sio tu zinaboresha utendakazi wa kusawazisha lakini pia kubadilisha usawazishaji unaobadilika kutoka 'hatua ya ukaguzi wa kabla ya usafirishaji' hadi 'zana ya urekebishaji wa mzunguko mzima wa maisha'.

Kuelewa viwango, ujuzi wa mbinu, na kutekeleza kwa usahihi - hii ndiyo kiini cha msingi cha kusawazisha kwa nguvu kwa rotors za motor levitation.