MAGNABEND - PERTIMBANGAN DESIGN FUNDAMENTAL
Desain Magnet dhasar
Mesin Magnabend dirancang minangka magnet DC sing kuat kanthi siklus tugas sing winates.
Mesin kasebut kalebu 3 bagean dhasar: -
Badan magnet sing dadi dhasar mesin lan ngemot kumparan elektro-magnet.
Bar clamp sing nyedhiyakake dalan kanggo fluks magnetik antarane kutub basis magnet, lan kanthi mangkono clamps workpiece sheetmetal.
Balok mlengkung sing dipindhah menyang pojok ngarep awak sembrani lan nyedhiyakake sarana kanggo ngetrapake kekuwatan mlengkung menyang benda kerja.
Konfigurasi Magnet-Body
Macem-macem konfigurasi bisa kanggo awak magnet.
Ing ngisor iki 2 sing wis digunakake kanggo mesin Magnabend:
Garis abang putus-putus ing gambar ing ndhuwur nggambarake jalur fluks magnetik.Elinga yen desain "U-Type" nduweni jalur fluks tunggal (1 pasang kutub) dene rancangan "E-Type" duwe 2 jalur fluks (2 pasang kutub).
Perbandingan Konfigurasi Magnet:
Konfigurasi E-jinis luwih efisien tinimbang konfigurasi U-jinis.
Kanggo ngerti sebabe iki, nimbang loro gambar ing ngisor iki.
Ing sisih kiwa ana bagean salib saka magnet U-jinis lan ing sisih tengen ana magnet E-jinis sing wis digawe dening nggabungke 2 saka U-jinis padha.Yen saben konfigurasi sembrani wis mimpin dening kumparan karo padha ampere-giliran banjur cetha sembrani pindho-up (jinis E) bakal kaping pindho minangka akeh pasukan clamping.Uga nggunakake baja kaping pindho, nanging meh ora ana kabel kanggo kumparan!(Nganggep desain kumparan dawa).
(Jumlah cilik saka kabel ekstra bakal needed mung amarga 2 loro sikil kumparan luwih loro ing desain "E", nanging ekstra iki dadi sepele ing desain coil dawa kayata digunakake kanggo Magnabend).
Super Magnabend:
Kanggo mbangun magnet sing luwih kuat, konsep "E" bisa ditambah kayata konfigurasi double-E iki:
Model 3-D:
Ing ngisor iki minangka gambar 3-D sing nuduhake susunan dhasar bagean ing magnet tipe U:
Ing desain iki kutub Ngarep lan Mburi minangka bagéyan kapisah lan ditempelake dening bolts kanggo Piece inti.
Senajan ing asas, iku bakal bisa kanggo mesin awak magnet U-jinis saka Piece siji saka baja, iku banjur ora bisa kanggo nginstal coil lan kanthi mangkono coil kudu tatu ing situ (ing awak magnet machined). ).
Ing kahanan produksi iku Highly seng di pengeni kanggo bisa kanggo angin kumparan dhewe (ing mantan khusus).Mangkono desain U-jinis èfèktif dictates construction fabricated.
Ing tangan liyane desain E-jinis ngutangi dhewe uga kanggo awak magnet machined saka Piece siji saka baja amarga coil wis digawe bisa gampang diinstal sawise awak magnet wis machined.Awak magnet siji-potongan uga nindakake magnet sing luwih apik amarga ora ana kesenjangan konstruksi sing bakal nyuda fluks magnetik (lan mula kekuwatan clamping).
(Paling Magnabends digawe sawise 1990 dipunginaaken E-jinis desain).
Pamilihan Bahan kanggo Konstruksi Magnet
Awak magnet lan clampbar kudu digawe saka bahan ferromagnetik (magnetisable).Baja minangka bahan ferromagnetik sing paling murah lan minangka pilihan sing jelas.Nanging ana macem-macem baja khusus sing kasedhiya sing bisa dianggep.
1) Silicon Steel : baja resistivity dhuwur kang biasane kasedhiya ing laminations lancip lan digunakake ing trafo AC, wesi sembrani AC, relay etc. Sifat sing ora dibutuhake kanggo Magnabend kang magnet DC.
2) Wesi alus: materi iki bakal ngetokne sembrani ampas ngisor kang bakal apik kanggo mesin Magnabend nanging fisik alus kang tegese bakal gampang dentted lan rusak;luwih apik kanggo ngatasi masalah magnetisme residual kanthi cara liya.
3) Cast Iron: Ora gampang magnetisasi kaya baja sing digulung nanging bisa dianggep.
4) Tipe Stainless Steel 416: Ora bisa magnetisasi kanthi kuat kaya baja lan luwih larang (nanging bisa uga migunani kanggo permukaan tutup pelindung sing tipis ing awak magnet).
5) Stainless Steel Tipe 316: Iki minangka paduan baja non-magnetik lan mulane ora cocog kabeh (kajaba ing 4 ndhuwur).
6) Baja Karbon Sedheng, jinis K1045: Materi iki pancen cocok kanggo pambangunan magnet, (lan bagean mesin liyane).Iku cukup hard ing kondisi minangka-diwenehake lan uga mesin uga.
7) Tipe Baja Karbon Sedheng CS1020 : Baja iki ora sekeras K1045 nanging luwih gampang kasedhiya lan kanthi mangkono bisa dadi pilihan sing paling praktis kanggo pambangunan mesin Magnabend.
Elinga yen sifat penting sing dibutuhake yaiku:
Magnetisasi jenuh dhuwur.(Paduan baja umume jenuh sekitar 2 Tesla),
Kasedhiya ukuran bagean sing migunani,
Resistance kanggo karusakan insidental,
Machinability, lan
Biaya sing cukup.
Baja karbon medium cocog karo kabeh syarat kasebut.Baja karbon rendah uga bisa digunakake nanging kurang tahan kanggo karusakan insidental.Ana uga wesi khusus liyane, kayata supermendur, sing nduweni magnetisasi jenuh sing luwih dhuwur nanging ora dianggep amarga biaya sing dhuwur banget dibandhingake karo baja.
Baja karbon medium ora nuduhake sawetara magnetisme residual sing cukup dadi gangguan.(Waca bagean ing Sisa Magnetisme).
The Coil
Koil yaiku sing nyurung fluks magnetisasi liwat elektromagnet.Gaya magnetisasi mung minangka asil saka jumlah lilitan (N) lan arus kumparan (I).Mangkono:
N = jumlah lilitan
I = arus ing belitan.
Munculé "N" ing rumus ndhuwur ndadékaké kanggo misconception umum.
Dianggep manawa nambah jumlah giliran bakal nambah gaya magnetisasi nanging umume ora kedadeyan amarga giliran ekstra uga nyuda arus, I.
Coba coil diwenehake karo voltase DC tetep.Yen jumlah giliran tikel kaping pindho, resistensi gulungan uga bakal tikel kaping pindho (ing kumparan dawa) lan kanthi mangkono arus bakal dikurangi.Efek net ora nambah NI.
Apa tenan nemtokake NI punika resistance saben giliran.Mangkono kanggo nambah NI kekandelan saka kabel kudu tambah.Nilai saka giliran ekstra iku padha nyuda saiki lan mulane boros daya ing kumparan.
Desainer kudu eling yen ukuran kawat yaiku sing nemtokake kekuwatan magnetisasi kumparan.Iki minangka paramèter paling penting saka desain kumparan.
Produk NI asring diarani minangka "putaran ampere" kumparan.
Pira Ampere giliran sing dibutuhake?
Baja nuduhake magnetisasi jenuh babagan 2 Tesla lan iki nemtokake watesan dhasar babagan jumlah pasukan clamping sing bisa diduweni.
Saka grafik ing ndhuwur kita weruh yen kekuatan lapangan sing dibutuhake kanggo entuk kapadhetan fluks 2 Tesla kira-kira 20.000 ampere-giliran saben meter.
Saiki, kanggo desain Magnabend sing khas, dawa jalur fluks ing baja kira-kira 1/5 meter lan mulane mbutuhake (20,000/5) AT kanggo ngasilake jenuh, yaiku udakara 4,000 AT.
Iku bakal becik kanggo duwe luwih akeh ampere dadi saka iki supaya magnetization jenuh bisa maintained sanajan kesenjangan non-Magnetik (ie workpieces non-ferrous) ngenalaken menyang sirkuit Magnetik.Nanging, giliran ampere ekstra mung bisa diduweni kanthi biaya sing larang kanggo boros daya utawa biaya kabel tembaga, utawa loro-lorone.Dadi kompromi dibutuhake.
Desain Magnabend khas duwe kumparan sing ngasilake 3.800 ampere giliran.
Elinga yen tokoh iki ora gumantung ing dawa mesin.Yen desain magnetik sing padha ditrapake ing sawetara dawa mesin, mula dictates manawa mesin sing luwih dawa bakal duwe kawat sing luwih sithik.Padha bakal narik luwih total saiki nanging bakal duwe produk padha amps x dadi lan bakal padha pasukan clamping (lan boros daya padha) saben unit dawa.
Siklus tugas
Konsep siklus tugas minangka aspek sing penting banget kanggo desain elektromagnet.Yen desain nyedhiyakake siklus tugas luwih akeh tinimbang sing dibutuhake, mula ora optimal.Siklus tugas sing luwih akeh tegese mbutuhake kabel tembaga sing luwih akeh (kanthi biaya sing luwih dhuwur) lan / utawa bakal ana kekuwatan clamping sing kurang.
Cathetan: Magnet siklus tugas sing luwih dhuwur bakal duwe boros daya sing luwih sithik, tegese bakal nggunakake energi sing luwih sithik lan mula luwih murah kanggo digunakake.Nanging, amarga magnet ON mung sawetara wektu, biaya energi operasi biasane dianggep ora pati penting.Mangkono pendekatan desain kudu boros daya minangka akeh sing bisa njaluk adoh karo ing syarat-syarat ora overheating windings saka coil.(Pendekatan iki umum kanggo paling desain elektromagnet).
Magnabend dirancang kanggo siklus tugas nominal udakara 25%.
Biasane mung butuh 2 utawa 3 detik kanggo nggawe tikungan.Magnet banjur bakal mati kanggo luwih 8 kanggo 10 detik nalika workpiece wis repositioned lan selaras siap kanggo bend sabanjuré.Yen siklus tugas 25% ngluwihi banjur pungkasane magnet bakal panas banget lan kakehan termal bakal trip.Magnet ora bakal rusak nanging kudu diidini adhem nganti 30 menit sadurunge digunakake maneh.
Pengalaman operasional karo mesin ing lapangan nuduhake yen siklus tugas 25% cukup kanggo pangguna biasa.Ing kasunyatan, sawetara pangguna njaluk versi daya dhuwur opsional saka mesin sing duwe kekuwatan clamping luwih akeh kanthi biaya siklus tugas sing kurang.
Area Cross-Sectional Coil
Area bagean salib kasedhiya kanggo coil bakal nemtokake jumlah maksimum kabel tembaga kang bisa dipasang ing. Area kasedhiya ngirim ora luwih saka dibutuhake, konsisten karo giliran ampere dibutuhake lan boros daya.Nyediakake papan liyane kanggo coil mesthi bakal nambah ukuran magnet lan asil ing dawa path flux maneh ing baja (sing bakal nyuda total flux).
Argumentasi sing padha nuduhake manawa ruang kumparan apa wae sing diwenehake ing desain mesthine kudu diisi kawat tembaga.Yen ora kebak tegese geometri magnet bisa luwih apik.
Magnabend Clamping Force:
Grafik ing ngisor iki dipikolehi kanthi pangukuran eksperimen, nanging cukup cocog karo petungan teoretis.
Gaya clamping bisa diitung kanthi matematis saka rumus iki:
F = gaya ing Newton
B = Kapadhetan fluks magnetik ing Teslas
A = area kutub ing m2
µ0 = konstanta permeabilitas magnetik, (4π x 10-7)
Contone, kita bakal ngetung gaya clamping kanggo kapadhetan fluks 2 Tesla:
Dadi F = ½ (2)2 A/µ0
Kanggo pasukan ing area unit (tekanan) kita bisa nyelehake "A" ing rumus.
Dadi Tekanan = 2/µ0 = 2/(4π x 10-7) N/m2.
Iki dadi 1.590.000 N / m2.
Kanggo ngowahi iki dadi kilogram pasukan bisa dibagi dening g (9.81).
Dadi: Tekanan = 162.080 kg/m2 = 16,2 kg/cm2.
Iki cocog karo gaya sing diukur kanggo celah nul sing ditampilake ing grafik ing ndhuwur.
Tokoh iki bisa gampang diowahi kanggo total pasukan clamping kanggo mesin diwenehi dening nikelaken dening area kutub mesin.Kanggo model 1250E area kutub yaiku 125(1.4+3.0+1.5) = 735 cm2.
Mangkono, total, nul-gap, gaya bakal dadi (735 x 16,2) = 11.900 kg utawa 11,9 ton;udakara 9,5 ton saben meter dawa magnet.
Kapadhetan fluks lan tekanan Clamping langsung ana hubungane lan ditampilake ing grafik ing ngisor iki:
Praktis Clamping Force:
Ing laku pasukan clamping dhuwur iki mung tau temen maujud nalika iku ora perlu (!), Sing nalika mlengkung workpieces baja lancip.Nalika mlengkung workpieces non-ferrous pasukan bakal kurang minangka ditampilake ing grafik ndhuwur, lan (sethithik penasaran), iku uga kurang nalika mlengkung workpieces baja nglukis.Iki amarga pasukan clamping sing dibutuhake kanggo nggawe bend sing cetha banget luwih dhuwur tinimbang sing dibutuhake kanggo bend radius.Dadi apa mengkono iku minangka bend nerusake pojok ngarep clampbar ngangkat rada saéngga workpiece kanggo mbentuk radius a.
Celah udara cilik sing dibentuk nyebabake kekuwatan clamping sing sithik, nanging gaya sing dibutuhake kanggo mbentuk bend radius wis mudhun luwih cepet tinimbang gaya clamping magnet.Mangkono asil kahanan stabil lan clampbar ora ngeculake.
Sing diterangake ing ndhuwur yaiku mode mlengkung nalika mesin wis cedhak karo watesan kekandelan.Yen workpiece malah kenthel dicoba, mesthi clampbar bakal ngangkat mati.
Diagram iki nuduhake yen pinggiran irung clampbar rada radiused tinimbang landhep, banjur longkangan online kanggo mlengkung nglukis bakal suda.
Pancen iki kedadeyan lan Magnabend sing digawe kanthi bener bakal duwe clampbar kanthi pinggiran radiused.(A pinggiran radiused uga akeh kurang rawan kanggo karusakan sengaja dibandhingake karo pinggiran cetha).
Mode Marginal Kegagalan Bend:
Yen bend nyoba ing workpiece sing kandel banget, mesin bakal gagal mlengkung amarga clampbar mung bakal ngangkat.(Untung iki ora kedadeyan kanthi dramatis; clampbar mung ngeculake kanthi tenang).
Nanging yen beban mlengkung mung rada luwih gedhe tinimbang kapasitas mlengkung saka magnet, umume apa sing kedadeyan yaiku bend bakal terus ngomong babagan 60 derajat lan clampbar bakal mulai geser mundur.Ing mode kegagalan iki magnet mung bisa nolak beban mlengkung kanthi ora langsung kanthi nggawe gesekan ing antarane benda kerja lan amben magnet.
Bentenipun kekandelan antarane Gagal amarga angkat-mati lan Gagal amarga ngusapake umume ora banget.
Gagal angkat amarga benda kerja sing ngunggahake pinggir ngarep clampbar munggah.Pasukan clamping ing pojok ngarep clampbar utamané apa nolak iki.Clamping ing pojok mburi duwe efek cilik amarga cedhak karo clampbar sing diputar.Ing kasunyatan iku mung setengah saka total pasukan clamping kang nolak angkat-mati.
Ing tangan liyane ngusapake wis resisted dening total pasukan clamping nanging mung liwat gesekan supaya resistance nyata gumantung ing koefisien gesekan antarane workpiece lan lumahing magnet.
Kanggo baja sing resik lan garing, koefisien gesekan bisa nganti 0,8 nanging yen ana pelumasan, bisa uga kurang saka 0,2.Biasane bakal nang endi wae ing antarane kuwi mode marginal saka Gagal bend biasane amarga ngusapake, nanging nyoba kanggo nambah gesekan ing lumahing sembrani wis ditemokaké ora ono gunane.
Kapasitas Ketebalan:
Kanggo awak magnet E-jinis 98mm amba lan 48mm jero lan karo 3.800 ampere-turn coil, dawa lengkap mlengkung kapasitas 1.6mm.Kekandelan iki ditrapake kanggo lembaran baja lan lembaran aluminium.Ana bakal kurang clamping ing sheet aluminium nanging mbutuhake kurang torsi kanggo bend supaya iki menehi kompensasi ing kuwi cara kanggo menehi kapasitas gauge padha kanggo loro jinis logam.
Ana perlu sawetara caveats ing kapasitas mlengkung nyatakake: Sing utama sing kekuatan ngasilaken saka sheet metal bisa beda-beda digunakake.Kapasitas 1.6mm ditrapake kanggo baja kanthi kaku ngasilake nganti 250 MPa lan kanggo aluminium kanthi tekanan ngasilake nganti 140 MPa.
Kapasitas kekandelan ing stainless steel kira-kira 1.0mm.Kapasitas iki luwih cilik tinimbang logam liyane amarga baja tahan karat biasane non-magnetik lan nduweni tegangan ngasilake sing cukup dhuwur.
Faktor liyane yaiku suhu magnet.Yen wesi sembrani wis diijini dadi panas banjur resistance saka kumparan bakal luwih dhuwur lan iki siji bakal nimbulaké kanggo tarik saiki kurang karo consequent ampere-giliran ngisor lan pasukan clamping ngisor.(Efek iki biasane cukup moderat lan ora bisa nyebabake mesin ora cocog karo spesifikasi).
Pungkasan, Magnabends kapasitas luwih kenthel bisa digawe yen bagean salib magnet digawe luwih gedhe.