ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ФОРМООБРАЗУЮЩЕГО ДВИЖЕНИЯ НА ОБРАБАТЫВАЕМУЮ ПОВЕРХНОСТЬ

№73-1,

Технические науки

Магнитостатическое поле, индуцируемое постоянными магнитами при достаточной величине напряженности и магнитной индукции способно при собственном перемещении, перемещать находящееся в нем тело, состоящее из ферромагнетического материала. Следовательно, магнитное поле можно использовать как средство передачи энергии движения двигателя на обрабатываемую поверхность.

Похожие материалы

Магнитостатическое поле, индуцируемое постоянными магнитами при достаточной величине напряженности и магнитной индукции способно при собственном перемещении, перемещать находящееся в нем тело, состоящее из ферромагнетического материала. Следовательно, магнитное поле можно использовать как средство передачи энергии движения двигателя на обрабатываемую поверхность. Причем непосредственное усилие на нее передается при помощи частиц, перемещаемых магнитным полем. Из этого следует, что магнитное поле, как средство передачи обрабатывающего усилия на обрабатываемую поверхность может эффективно использоваться при галтовании. Перемещаемая и управляемая магнитным полем частица, не имея жестко определенной траектории движения относительно обрабатываемой поверхности, не будет срезать излишки материала с обрабатываемой поверхности, а будет «сглаживать» и нагартовывать обрабатываемую поверхность.

На практике для обработки деталей магнитным полем в основном применяются установки BHBVH, ЭМО, МИУРИ, УМОИ-50, «Импульс-ЗМ», БУР-83, «Контакт» и др., которые различаются конструктивно, напряженностью магнитного поля, назначением [21]. Имеющиеся установки для МИО создают магнитное поле напряженностью 50–2000 кА/м (максимальная сила тока в соленоидах 50–2030А) при мощности (рассчитанной для нормальной работы) до 200 кВт. Для расположения установок в цехах или на полигонах необходима площадь не более 5–10 м2.

На рис.1 представлена схема (вид сверху) примерного рабочего поля для магнитной галтовки с указанным расчетным контуром. Данная схема состоит из двух редкоземельных магнитов с коэрцитивной силой 700 кА/м, оба магнита кольцевые, двухполюсные, диаметр — 60мм, отверстие — 30 мм. Магниты разнонаправлены полюсами по траектории движения частиц. Значения по контуру рассчитаны для плоскости магнитов.

Приведенное на рис. 1 магнитное поле состоит из четырех областей высокой напряженности, что позволит частице, перемещающейся под действием данного поля, но с меньшей скоростью, чем само поле, менять полярность и направленно воздействовать на обрабатываемую поверхность.

Схема рабочего поля: 1 — магниты, 2 — изделие, 3 — расчетный контур, 4 — граница рабочей области.
Рисунок 1. Схема рабочего поля: 1 — магниты, 2 — изделие, 3 — расчетный контур, 4 — граница рабочей области.

Порядок работы галтовочной установки с магнитным полем в качестве средства передачи обрабатывающего усилия на обрабатываемую поверхность следующая:

  • двигатель приводит в движение постоянные магниты, индуцирующие магнитное поле;
  • перемещаемое поле воздействует на ферромагнетические частицы, находящиеся в неподвижном рабочем объеме установки, вынуждая перемещаться в соответствии с движением магнитного поля;
  • перемещающийся по сложной траектории ферромагнитный галтовочный наполнитель воздействует на поверхность изделий, находящихся в рабочем объеме установки, тем самым образуя обрабатывающее усилие.

Магнитный индуктор представляет собой соленоид, обмотка соленоида выполнена секциями для ступенчатой регулировки напряженности магнитного поля. Соленоид создает магнитное поле, воздействующее на обрабатываемые детали, кроме того, его индуктивность играет важную роль в формировании импульсов тока. После замыкания ключа установка берет энергию от сети и запасает ее в магнитном поле соленоида. После смены полярности напряжения сети энергия из соленоида возвращается обратно в сеть. Таким образом, достигаются большие, мгновенные значения тока (десятки или сотни ампер) при низкой потребляемой активной мощности. В конструкции индуктора предусмотрен термодатчик, контролирующий нагрев обмотки соленоида. Сигнал с датчика поступает на блок управления. При вхождении работы индуктора в режим термической неустойчивости, например, при длительной работе или больших импульсных токах блок управления отключает магнитный индуктор во избежание его перегрева.

Магнитное поле для создания достаточного обрабатывающего усилия на поверхности изделий должно отвечать следующим требованиям:

  • возможность смены направления действия магнитного поля при переходе от одного магнита до другого;
  • высокая напряженность поля в рабочей области (около 60 — 120 кА/м);
  • чередование по средней траектории движения частицы наполнителя областей с высокой и низкой напряженностью магнитного поля.

При выполнении данных условий наполнитель, взаимодействуя с поверхностью, обрабатывает ее. При недостаточной силе или же неправильной конфигурации поля наполнитель будет беспорядочно перемещаться по рабочему объему, не создавая обрабатывающего усилия на поверхности изделий.

Обрабатывающее усилие создается за счет особой конфигурации потока ферромагнитного наполнителя, который в свою очередь формируется магнитным полем при выполнении условий, описанных выше. Частица в данном потоке при следовании за вращающимся магнитным полем совершает вращение вокруг собственной оси за счет смены полярности, а так же спиральное движение по рабочему объему за счет смены величины напряженности поля.

На рис. 2 показан график значений напряженности на контуре.

График значения напряженности по расчетному контуру.
Рисунок 2. График значения напряженности по расчетному контуру.

Из графика видно, что большая сила воздействия магнита на частицу наполнителя происходит при проходе частицы около самого магнита. Это позволяет ей самой намагничиваться и воздействовать с другими частицами наполнителя.

На рис. 3 представлена схема конфигурации поля в разрезе по рабочему контуру с нанесенным вспомогательным контуром.

Конфигурация рабочего поля по расчетному контуру, вид сбоку, с указанным вспомогательным контуром.
Рисунок 3. Конфигурация рабочего поля по расчетному контуру, вид сбоку, с указанным вспомогательным контуром.

Вспомогательный контур проведен в определенном растояни, от плоскости магнитов в зоне рабочего объема. На рис. 3 отчетливо видна зона с малым напряжением поля — зона перехода частиц наполнителя.

На рис. 4 показан график значений напряжения магнитного поля по вспомогательному контуру.

График значения напряженности магнитно поля по вспомогательному контуру.
Рисунок 4. График значения напряженности магнитно поля по вспомогательному контуру.