Творчество и современность

Для глубокого рассмотрения процессов, происходящих в элек-тромагнитной гидравлической виброизолирующей опоре (ЭГВО) [1], необходимо рассмотреть статическое тяговое усилие электромагнитов.

     Статическая тяговая характеристика в осях F_э  и  определяется конструкцией и свойствами материалов магнитной цепи, обмоточными данными катушки, величиной и родом тока, температурой электромагнита в ЭГВО [2,3]. Для расчета силы, действующей на якорь электромагнита, надо учесть следующее обстоятельство. До тех пор, пока якорь не подошел достаточно близко к полюсу, действующая на него сила создается в результате взаимодействия магнитного потока с током, проходящим по виткам обмотки. Целесообразно рассматривать расчет тягового усилия электромагнита в ЭГВО для двух диапазонов изменения хода якоря [2].

1. Определение силы в первом диапазоне изменения рабочего зазора в ЭГВО ().

     При больших рабочих зазорах в ЭГВО сила тяги определяется потоками, текущими из якоря в ярмо, и является результатом взаимодействия тока обмотки и радиальной составляющей магнитной индукции. Так как взаимодействием якоря и фланца мы пренебрегаем, согласно [2],

.                                 (1)

     Значения f и B₁₀  в (1) зависимые, следовательно, что бы воспользоваться ими, необходимо установить, как они зависят друг от друга. Исходя из формулы для f , приведенной в  [4] после преобразований в относительных величинах, получим:

,                       (2)

где коэффициент 0,85 учитывает влияние последних двух слагаемых в (1).

Из анализа выражения (2) следует, что при сильном насыщении удельная намагничивающая сила . При  (2) превращается в известную формулу [5] .

     Ранее было показано [4], что поток рассеяния уменьшается при увеличении степени насыщения якоря, следовательно, должна уменьшаться соответствующая составляющая силы тяги. На рис. 1 приведен график зависимости силы тяги от индукции якоря в ЭГВО.

     Тяговое усилие выражено в процентах от всей величины. Видно, что с увеличением индукции B₁₀ значение силы уменьшается. При небольшом насыщении стали () сила, вызванная потоком рассеяния, составляет 70% общей величины, при  равна 50 %, при , резко уменьшаясь, стремится к нулю. Это означает, что при сильном насыщении сила тяги обусловливается главным образом магнитным потоком, текущим с торца якоря к ярму в ЭГВО [23,133].

     На основе энергетической формулы для тягового усилия ненасыщенного электромагнита

.                                                (3)

Рис. 1. Зависимость силы тяги, обусловленной магнитным потоком, текущим с боковой поверхности якоря, от индукции якоря, полученная с использованием ЭГВО при виброизоляции дизеля марки 6ЧНСП 18/22.

На основе энергетической формулы для тягового усилия ненасыщенного электромагнита и из выражения для индуктивности [2,4]  получим выражение силы тяги ненасыщенного электромагнита в электромагнитной гидравлической виброизолирующей опоре в первом диапазоне, где на большей части хода якоря тяговое усилие будет определяться потоками рассеяния:

2. Расчет силы во втором диапазоне изменения рабочего зазора в ЭГВО ().

Тяговое усилие рассматриваем в виде суммы трех составляющих

,                                              (4)

где , ,  – силы, обусловленные соответственно потоками рассеяния, притяжением якоря и фланца, изменением длины намагниченной части якоря и пространства перед ним [4].

Подставив в (4) значения слагаемых, окончательно получим:

          (5)

где .

     По приведенным формулам при малых и больших зазорах было рассчитано семейство зависимостей силы тяги от рабочего зазора при неизменном токе (рис. 2, кривые 2) для электромагнита в электромагнитной гидравлической виброизолирующей опоре, параметры которого приведены в [1].

Рис. 2. Сила тяги на всем диапазоне изменения воздушного зазора в ЭГВО при виброизоляции дизеля марки 6ЧНСП 18/22 (1 – экспериментальная кривая; 2 – рассчитанная автором; 3 – расчетная по [3])

Из рис. 2 видно, что данные расчета (кривые 2) удовлетворительно совпадают с экспериментальными (кривые 1), полученные с использованием электромагнитных гидравлических виброизолирующих опор при виброизоляции дизеля марки 6ЧНСП 18/22. Максимальная погрешность не превышает 20 %. Данные расчета по формуле [3] (кривые 3) удовлетворительно совпадают с экспериментальными лишь при сильном насыщении.. Максимальная погрешность расчета при этом составляет 15 – 20 %. Отсюда следует, что с достаточной точностью расчет намагничивающей силы, потокосцепления и тягового усилия можно проводить только по формулам первого диапазона изменения рабочего зазора [4].

Библиографический список

     1. Фомичев, П.А. Гидравлические виброизолирующие опоры нового поколения. / С.П. Глушков, П.А. Фомичев, Е.В. Фомичева // Научное издание – Новосибирск, Новосибирская академия водного транспорта, 2005 г. –  190 с.

     2. Буль Б.К. Основы теории расчета магнитных цепей / Б.К. Буль. - М.: Энергия, 2004. - 464 с.

     3. Гордон А.В. Электромагниты постоянного тока / А.В. Гордон, А.Г. Сливинская. - М.: Госэнергоиздат, 2008. - 446 с.

     4. Фомичев, П.А. Расчет насыщенной магнитной цепи при высокой амплитуде колебаний электромагнитной гидравлической виброизолирующей опоры / П.А. Фомичев, Е.В. Фомичева, В.И. Фомин // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. - 2005. - №1-2. - С. 127-134.

STATIC CHARACTERISTICS OF ELECTROMAGNETS IN VIBRATION PROTECTION SYSTEMS OF A NEW TYPE

Fomicheva E.V., Candidate of Technical Sciences, Associate Professor

Kryachkov Novosibirsk State University of Architecture, Design and Arts

Novosibirsk State Technical University

Fomichev P.A., candidate of technical sciences, associate professor

Novosibirsk State Technical University

      Abstract. This article describes the calculation of the static traction force of electromagnets in an electromagnetic hydraulic support, which plays a decisive role in deriving equations describing the dynamic processes of the magnetic circuit of an electromagnetic hydraulic vibration-insulating support. The creation of vibration-insulating supports using retraction-type electromagnets operating on scattering flows raises the problem of their rational design.

     Keywords: vibration protection, forced vibrations, vibration protection systems