MAGNABEND - BREITHNITHE BUNÚSACHA DEARAIDH
Dearadh Maighnéad Bunúsach
Tá an meaisín Magnabend deartha mar mhaighnéad DC cumhachtach le timthriall dualgas teoranta.
Tá 3 chuid bhunúsacha sa mheaisín:-
An corp maighnéad atá mar bhun an mheaisín agus a bhfuil an corna leictreamaighnéad ann.
An barra clamp a sholáthraíonn cosán le haghaidh flux maighnéadach idir na cuaillí an bonn maighnéad, agus mar sin teanntáin an workpiece leathán miotail.
An léas lúbthachta atá maolaithe ar imeall tosaigh an choirp maighnéid agus cuireann sé bealach ar fáil chun fórsa lúbthachta a chur i bhfeidhm ar an bpíosa oibre.
Cumraíochtaí Coirp Maighnéad
Tá cumraíochtaí éagsúla indéanta don chomhlacht maighnéad.
Seo 2 cheann a úsáideadh le haghaidh meaisíní Magnabend:
Léiríonn na línte dearga briste sna líníochtaí thuas na conairí flux maighnéadach.Tabhair faoi deara go bhfuil cosán flosc amháin (1 phéire cuaillí) ag dearadh an "Cineál U" ach go bhfuil 2 chosán sreabha (2 phéire cuaillí) sa dearadh "E-Cineál".
Comparáid Cumraíochta Maighnéid:
Tá an chumraíocht E-cineál níos éifeachtaí ná an chumraíocht an cineál U.
Chun a thuiscint cén fáth a bhfuil sé seo amhlaidh smaoinigh ar an dá líníocht thíos.
Ar thaobh na láimhe clé tá trasghearradh de mhaighnéad U-cineál agus ar dheis tá maighnéad E-cineál a rinneadh trí dhá cheann de na cineálacha U céanna a chomhcheangal.Má tá gach cumraíocht maighnéad á thiomáint ag corna a bhfuil an casadh aimpéar céanna air, is léir go mbeidh dhá oiread fórsa clampála ag an maighnéad faoi dhó (an cineál E).Úsáideann sé dhá oiread cruach chomh maith ach is ar éigean a úsáideann sé sreang ar bith eile don chorna!(Ag glacadh le dearadh corna fada).
(Ní bheadh gá leis an méid beag sreinge breise ach toisc go bhfuil an 2 dhá chos den chorna níos faide óna chéile sa dearadh "E", ach éiríonn an breiseán seo neamhshuntasach i ndearadh corna fada mar a úsáidtear don Magnabend).
Super Magnabend:
Chun maighnéad níos cumhachtaí fós a thógáil is féidir an coincheap "E" a leathnú mar an chumraíocht dúbailte-E seo:
Múnla 3T:
Anseo thíos tá líníocht 3-T a thaispeánann leagan amach bunúsach na bpáirteanna i maighnéad U-chineál:
Sa dearadh seo is píosaí ar leith iad na cuaillí Tosaigh agus Cúil agus ceanglaítear iad le boltaí leis an bpíosa Croí.
Cé go bhféadfaí, i bprionsabal, go bhféadfaí comhlacht maighnéad U-cineál a mheaisíniú ó phíosa cruach amháin, ní bheadh sé indéanta an corna a shuiteáil agus dá bhrí sin chaithfí an corna a fhoirceannadh in situ (ar an gcorp maighnéadaithe meaisínithe. ).
I gcás táirgthe tá sé thar a bheith inmhianaithe a bheith in ann na cornaí a ghaothú ar leithligh (ar iarshráid speisialta).Mar sin is é dearadh de chineál U a threoraíonn tógáil déanta go héifeachtach.
Ar an láimh eile, tá dearadh E-cineál oiriúnach go maith do chomhlacht maighnéad a mheaisínítear ó phíosa amháin cruach toisc gur féidir corna réamhdhéanta a shuiteáil go héasca tar éis an comhlacht maighnéad a mheaisíniú.Feidhmíonn comhlacht maighnéad aon-phíosa níos fearr go maighnéadach freisin toisc nach bhfuil aon bhearnaí tógála aige a laghdódh an flosc maighnéadach (agus mar sin an fórsa clampála) beagán ar shlí eile.
(D'úsáid an chuid is mó de na Magnabends a rinneadh tar éis 1990 an dearadh de chineál E).
Roghnú Ábhar le haghaidh Tógáil Maighnéid
Ní mór an comhlacht maighnéad agus an clampbar a bheith déanta as ábhar ferromagnetic (magnetisable).Is é cruach an t-ábhar ferromagnetic is saoire le fada agus is léir an rogha.Mar sin féin tá cruacha speisialta éagsúla ar fáil a d'fhéadfaí a bhreithniú.
1) Cruach Sileacain : Cruach friotachas ard atá ar fáil de ghnáth i lannaithe tanaí agus a úsáidtear i gclaochladáin AC, maighnéid AC, athsheachadáin etc. Níl a chuid maoine ag teastáil le haghaidh an Magnabend ar maighnéad DC é.
2) Iarann Bog: Thaispeánfadh an t-ábhar seo maighnéadas iarmharach níos ísle a bheadh go maith do mheaisín Magnabend ach tá sé bog go fisiciúil, rud a chiallódh go bhféadfaí é a dhochrú agus a mhilleadh go héasca;tá sé níos fearr an fhadhb maighnéadas iarmharach a réiteach ar bhealach éigin eile.
3) Iarann Teilgthe: Gan maighnéadú chomh héasca le cruach rollta ach d'fhéadfaí é a mheas.
4) Cineál Cruach Dhosmálta 416 : Ní féidir é a mhaighnéadú chomh láidir le cruach agus tá sé i bhfad níos costasaí (ach d'fhéadfadh sé a bheith úsáideach le haghaidh dromchla tanaí caipínithe cosanta ar an gcorp maighnéad).
5) Cineál Cruach Dhosmálta 316 : Is cóimhiotal cruach neamh-mhaighnéadach é seo agus mar sin níl sé oiriúnach ar chor ar bith (ach amháin mar atá i 4 thuas).
6) Cruach Carbóin Meánach, cineál K1045 : Tá an t-ábhar seo thar a bheith oiriúnach chun an maighnéad a thógáil (agus páirteanna eile den mheaisín).Tá sé réasúnta crua sa riocht mar a sholáthrófar é agus meaisíníonn sé go maith freisin.
7) Cruach Meán Carbóin Cineál CS1020 : Níl an cruach seo chomh crua le K1045 ach tá sé ar fáil níos éasca agus mar sin b'fhéidir gurb é an rogha is praiticiúla maidir le tógáil an mheaisín Magnabend.
Tabhair faoi deara gurb iad na hairíonna tábhachtacha atá ag teastáil:
Maighnéadú sáithiúcháin ard.(Sáithíonn an chuid is mó de chóimhiotail chruach thart ar 2 Tesla),
Infhaighteacht méideanna rannán úsáideacha,
Frithsheasmhacht in aghaidh damáiste teagmhasach,
Meaisínitheacht, agus
Costas réasúnta.
Oireann cruach mheáncharbóin go maith leis na ceanglais seo go léir.D'fhéadfaí cruach ísealcharbóin a úsáid freisin ach níl sé chomh resistant do dhamáiste teagmhasach.Tá cóimhiotail speisialta eile ann freisin, mar shampla supermendur, a bhfuil maighnéadú sáithiúcháin níos airde acu ach ní gá iad a mheas mar gheall ar a gcostas an-ard i gcomparáid le cruach.
Léiríonn cruach mheáncharbóin, áfach, roinnt maighnéadas iarmharach ar leor é le bheith ina núis.(Féach an chuid ar Mhaighnéadas Iarmharach).
An Chúil
Is é an corna a thiomáineann an flosc maighnéadaithe tríd an leictreamaighnéad.Níl sa fhórsa maighnéadaithe aige ach táirge líon na gcasadh (N) agus an sruth corna (I).Mar sin:
N = líon na gcasadh
I = sruth sna foirceannadh.
Tá míthuiscint choitianta mar thoradh ar chuma "N" san fhoirmle thuas.
Glactar leis go forleathan go méadóidh méadú ar líon na n-casadh an fórsa maighnéadaithe ach go ginearálta ní tharlaíonn sé seo toisc go laghdaíonn casadh breise freisin an sruth, I.
Smaoinigh ar chorna a bhfuil voltas seasta DC aige.Má dhéantar an líon casadh a dhúbailt, déanfar friotaíocht na bhfoirceannadh a dhúbailt freisin (i gcorna fada) agus dá bhrí sin déanfar an sruth a leath.Is é an éifeacht ghlan ná aon mhéadú ar TÉ.
Is é an rud a chinneann TÉ i ndáiríre ná an fhriotaíocht in aghaidh an cas.Mar sin chun TÉ a mhéadú ní mór tiús na sreinge a mhéadú.Is é luach na gcasadh breise ná go laghdaítear an sruth agus dá bhrí sin an diomailt cumhachta sa chorna.
Ba chóir go mbeadh an dearthóir ar an airdeall gurb é an tomhas sreinge a chinneann fórsa maighnéadaithe an chorna i ndáiríre.Is é seo an paraiméadar is tábhachtaí maidir le dearadh coil.
Is minic a thugtar "casadh aimpéar" an choil ar an táirge TÉ.
Cé Mhéad Casadh Aimpéar atá ag Teastáil?
Taispeánann cruach maighnéadú sáithiúcháin de thart ar 2 Tesla agus leagann sé seo teorainn bhunúsach ar an méid fórsa clampála is féidir a fháil.
Ón ngraf thuas feicimid gurb é an neart réimse atá ag teastáil chun dlús flosc de 2 Tesla a fháil ná thart ar 20,000 cas aimpéar in aghaidh an mhéadair.
Anois, le haghaidh dearadh tipiciúil Magnabend, tá an fad cosán flux sa chruach thart ar 1/5ú méadar agus mar sin beidh gá le (20,000/5) AT saturation a tháirgeadh, is é sin thart ar 4,000 AT.
Bheadh sé go deas i bhfad níos mó casadh aimpéar ná seo a bheith ann ionas go bhféadfaí maighnéadú sáithiúcháin a choinneáil fiú nuair a thugtar bearnaí neamh-mhaighnéadacha (ie píosaí oibre neamhfheiriúla) isteach sa chiorcad maighnéadach.Ní féidir casadh breise aimpéar a fháil, áfach, ach ar chostas suntasach maidir le diomailt cumhachta nó costas sreinge copair, nó an dá rud.Mar sin tá gá le comhréiteach.
Bíonn corna ag dearaí tipiciúla Magnabend a tháirgeann 3,800 cas aimpéar.
Tabhair faoi deara nach bhfuil an figiúr seo ag brath ar fhad an mheaisín.Má chuirtear an dearadh maighnéadach céanna i bhfeidhm thar raon faid meaisín, is amhlaidh a shocraíonn sé go mbeidh níos lú casadh de shreang níos tiús ag na meaisíní is faide.Tarraingeoidh siad níos mó sruth iomlán ach beidh an táirge céanna d’amps x casadh acu agus beidh an fórsa clampála céanna acu (agus an diomailt cumhachta céanna) in aghaidh an aonaid faid.
Dualgas timthriall
Is gné an-tábhachtach de dhearadh an leictreamaighnéad é coincheap na timthriall dleachta.Má dhéanann an dearadh soláthar do thimthriall níos mó ná mar is gá, níl sé barrmhaith.Ciallaíonn timthriall níos mó dleachta go bunúsach go mbeidh gá le níos mó sreang copair (agus costas níos airde dá bharr) agus/nó beidh níos lú fórsa clampála ar fáil.
Nóta: Beidh níos lú diomailt cumhachta ag maighnéad timthriall dualgas níos airde, rud a chiallaíonn go n-úsáidfidh sé níos lú fuinnimh agus dá bhrí sin beidh sé níos saoire a oibriú.Mar sin féin, toisc nach bhfuil an maighnéad AR SEAL ach ar feadh tréimhsí gearra, is gnách gur beag tábhacht a bhaineann leis an gcostas fuinnimh oibríochta.Mar sin is é an cur chuige dearaidh ná an oiread diomailt cumhachta agus is féidir leat a bhaint amach i dtéarmaí gan róthéamh a dhéanamh ar thochráin an chorna.(Tá an cur chuige seo coitianta i bhformhór na ndearaí leictreamaighnéad).
Tá an Magnabend deartha le haghaidh timthriall dualgas ainmniúil de thart ar 25%.
De ghnáth ní thógann sé ach 2 nó 3 soicind chun lúb a dhéanamh.Múchfar an maighnéad ansin ar feadh 8 go 10 soicind eile agus an saotharphíosa athshuite agus ailínithe réidh don chéad lúb eile.Má sháraítear an timthriall dleachta 25% ansin sa deireadh éireoidh an maighnéad ró-the agus rachaidh ró-ualach teirmeach ar turas.Ní dhéanfar dochar don mhaighnéad ach caithfear ligean dó fuarú ar feadh thart ar 30 nóiméad sula n-úsáidfear arís é.
Léiríonn taithí oibriúcháin le meaisíní sa réimse go bhfuil an timthriall dleachta 25% sách leordhóthanach d'úsáideoirí tipiciúil.Go deimhin d'iarr roinnt úsáideoirí leaganacha roghnacha ardchumhachta den mheaisín a bhfuil níos mó fórsa clampála acu ar chostas níos lú timthriall dleachta.
Ceantar Trasghearrthach Coil
Cinnfidh an t-achar trasghearrtha atá ar fáil don chorna an t-uasmhéid sreinge copair is féidir a fheistiú. Níor cheart go mbeadh an t-achar atá ar fáil níos mó ná mar is gá, ag teacht leis na casadh aimpéar riachtanach agus an diomailt cumhachta.Má chuirtear níos mó spáis ar fáil don chorna, méadóidh sé méid an maighnéad dosheachanta agus beidh fad cosán flosc níos faide sa chruach (rud a laghdóidh an flosc iomlán).
Tugann an argóint chéanna le tuiscint gur chóir go mbeadh cibé spás corna a chuirtear ar fáil sa dearadh i gcónaí lán le sreang copair.Mura bhfuil sé lán, ciallaíonn sé go bhféadfadh céimseata an mhaighnéid a bheith níos fearr.
Fórsa Clampála Magnabend:
Is trí thomhais thurgnamhacha a fuarthas an graf thíos, ach aontaíonn sé go measartha maith le ríomhanna teoiriciúla.
Is féidir an fórsa clampála a ríomh go matamaiticiúil ón bhfoirmle seo:
F = fórsa i Newtons
B = dlús flosc maighnéadach i Teslas
A = achar na gcuaillí i m2
µ0 = tairiseach tréscaoilteachta maighnéadach, (4π x 10-7)
Mar shampla, ríomhfaimid an fórsa clampála le haghaidh floscdhlús 2 Tesla:
Mar sin F = ½ (2)2 A/µ0
Le haghaidh fórsa ar achar aonaid (brú) is féidir linn an "A" a scaoileadh san fhoirmle.
Mar sin Brú = 2/µ0 = 2/(4π x 10-7) N/m2.
Tagann sé seo amach go 1,590,000 N/m2.
Chun é seo a thiontú ina fhórsa cileagraim is féidir é a roinnt ar g (9.81).
Mar sin: Brú = 162,080 kg/m2 = 16.2 kg/cm2.
Aontaíonn sé seo go maith leis an bhfórsa tomhaiste do bhearna nialasach a thaispeántar ar an ngraf thuas.
Is furasta an figiúr seo a thiontú go fórsa clampála iomlán do mheaisín ar leith trína iolrú faoi achar cuaille an mheaisín.Maidir leis an tsamhail 1250E is é 125(1.4+3.0+1.5) =735 cm2 an t-achar cuaille.
Mar sin bheadh an fórsa iomlán, náid-bhearna, (735 x 16.2) = 11,900 kg nó 11.9 tona;thart ar 9.5 tonna in aghaidh an mhéadair d'fhad maighnéad.
Tá baint dhíreach ag dlús flosc agus brú Clampála agus tá siad léirithe sa ghraf thíos:
Fórsa Clampála Praiticiúil:
Go praiticiúil ní dhéantar an fórsa ard clampála seo a bhaint amach ach amháin nuair nach bhfuil gá leis(!), is é sin nuair a bhíonn píosaí tanaí cruach á lúbadh.Nuair a lúbadh workpieces neamhfheiriúla beidh an fórsa a bheith níos lú mar a thaispeántar sa ghraf thuas, agus (beagán aisteach), tá sé níos lú freisin nuair a lúbadh workpieces cruach tiubh.Tá sé seo amhlaidh toisc go bhfuil an fórsa clampála a theastaíonn chun lúbadh géar a dhéanamh i bhfad níos airde ná mar a theastaíonn le haghaidh lúb ga.Mar sin is é an rud a tharlaíonn ná, de réir mar a théann an lúb ar aghaidh, go n-ardaíonn imeall tosaigh an clampbar beagán rud a ligeann don phíosa oibre ga a fhoirmiú.
Mar gheall ar an mbearna beag aeir a chruthaítear is cúis le caillteanas beag an fórsa clampála ach tá an fórsa a theastaíonn chun an lúb ga a fhoirmiú tite níos géire ná mar atá ag an bhfórsa clampála maighnéad.Mar sin bíonn staid chobhsaí ann agus ní scaoileann an clampar.
Is é an méid a thuairiscítear thuas ná an modh lúbthachta nuair a bhíonn an meaisín in aice lena theorainn tiús.Má thriailtear píosa oibre níos tiús fós, ar ndóigh ardóidh an clampar as.
Tugann an léaráid seo le fios, dá mbeadh imeall srón an clampbar ga ga beagán, seachas géar, ansin laghdófaí an bhearna aeir le haghaidh lúbthachta tiubh.
Go deimhin is é seo an cás agus beidh clampbar ag Magnabend déanta i gceart le ciumhais gathach.(Is lú i bhfad an seans go ndéanfar damáiste de thaisme d’imeall gathach i gcomparáid le ciumhais ghéar).
Modh Imeallach Teip Bend:
Má dhéantar iarracht lúb a dhéanamh ar phíosa oibre an-tiubh, ní dhéanfaidh an meaisín é a lúbadh mar ní bheidh ach an clampar in ann éirí as.(Go fortunately ní tharlaíonn sé seo ar bhealach drámatúil; ní ligeann an clampbar ach dul go ciúin).
Mar sin féin mura bhfuil an t-ualach lúbthachta ach beagán níos mó ná cumas lúbthachta an maighnéad, is é an rud a tharlaíonn go ginearálta ná go rachaidh an bend ar aghaidh ag rá thart ar 60 céim agus ansin tosóidh an clampbar ag sleamhnú siar.Sa mhodh teip seo ní féidir leis an maighnéad ach an t-ualach lúbthachta a sheasamh go hindíreach trí fhrithchuimilt a chruthú idir an saotharphíosa agus leaba an maighnéad.
Go ginearálta níl an difríocht tiús idir teip mar gheall ar ardú as oifig agus teip de bharr sleamhnáin go mór.
Tá teip ardaithe mar gheall ar an bpíosa oibre ag luamhánú imeall tosaigh an clampbarra in airde.Is é an fórsa clampála ar imeall tosaigh an clampbar go príomha a chuireann i gcoinne é seo.Is beag éifeacht atá ag clampáil ar an imeall cúil toisc go bhfuil sé gar don áit a bhfuil an clampar á mhaighdeog.Déanta na fírinne, níl ann ach leath den fhórsa iomlán clampála a chuireann in aghaidh ardú as.
Ar an láimh eile, cuireann an fórsa clampála iomlán in aghaidh sleamhnáin ach ní dhéantar é ach trí fhrithchuimilt agus mar sin braitheann an fhriotaíocht iarbhír ar an gcomhéifeacht frithchuimilte idir an saotharphíosa agus dromchla an maighnéad.
I gcás cruach glan agus tirim is féidir leis an chomhéifeacht frithchuimilte a bheith chomh hard le 0.8 ach má tá lubrication i láthair ansin d'fhéadfadh sé a bheith chomh híseal le 0.2.De ghnáth beidh sé áit éigin eatarthu den sórt sin go bhfuil an modh imeallach teip bend de ghnáth mar gheall ar sleamhnáin, ach fuarthas amach nach fiúntach iarrachtaí frithchuimilte a mhéadú ar dhromchla an maighnéad.
Cumas Tiús:
I gcás comhlacht maighnéad E-cineál 98mm ar leithead agus 48mm ar doimhneacht agus le corna aimpéar 3,800 cas, is é 1.6mm an cumas lúbthachta fad iomlán.Baineann an tiús seo le leathán cruach agus leathán alúmanaim araon.Beidh níos lú clampála ar an mbileog alúmanaim ach teastaíonn níos lú chasmhóiminte uaidh chun é a lúbadh agus mar sin cúitíonn sé seo ar bhealach a thabharfaidh toilleadh comhchosúil don dá chineál miotail.
Ní mór roinnt caveat a bheith ann maidir leis an gcumas lúbthachta luaite: Is é an príomhcheann go bhféadfadh éagsúlacht leathan a bheith i neart toraidh an leatháin mhiotail.Baineann an toilleadh 1.6mm le cruach le strus toraidh suas le 250 MPa agus le alúmanam le strus toraidh suas le 140 MPa.
Tá an cumas tiús i cruach dhosmálta thart ar 1.0mm.Tá an toilleadh seo i bhfad níos lú ná an chuid is mó de mhiotail eile mar is gnách go mbíonn cruach dhosmálta neamh-mhaighnéadach agus go bhfuil strus toraidh réasúnta ard aige.
Fachtóir eile is ea teocht an maighnéad.Má ligtear don mhaighnéad éirí te, beidh friotaíocht an chorna níos airde agus dá bharr sin beidh sé níos lú srutha a tharraingt agus casfaidh aimpéar níos ísle agus fórsa clampála níos ísle dá bharr.(Is gnách go bhfuil an éifeacht seo measartha go leor agus ní dócha go gcuirfidh sé faoi deara nach gcomhlíonann an meaisín a sonraíochtaí).
Ar deireadh, d'fhéadfaí Magnabends toilleadh níos tiús a dhéanamh dá ndéanfaí an trasghearradh maighnéad níos mó.