Применение вакуумного ввода вращения

Вводы вращения с магнитно-жидкостным уплотнением подходят для многих видов эксплуатации, но важно учитывать две группы факторов применения при выборе для конкретного случая. Экологические факторы всегда включают рабочее давление технологического процесса и температуру окружающей среды и могут включать также и другие факторы, относящиеся к технологическому процессу. Механические факторы включают скорость, нагрузки (радиальную и тяговую), рабочий цикл и несущие характеристики.

На рис. 2 показаны рекомендуемые рабочие указания, касающиеся технологического давления и температуры в камере. Обратите внимание на то, что могут быть сконструированы устройства для использования при высоком давлении.

Рис. 2. Режимы эксплуатации вводов вращения

Пределы давления определяются магнитной конструкцией и свойствами жидкости. Нижний предел задается давлением пара базовой жидкости (зависящей от температуры) в сочетании с устойчивостью процесса к парам жидкости. Более высокие значения давления можно достигать путем добавления дополнительных ступеней. Стандартные изделия обеспечивают максимальное давление вплоть до 2,4 кг/см².

В случаях высокоскоростного режима работы самонагревание вязкой магнитной жидкости становится значительной причиной повышенной температуры. Возможны скорости вращения поверхности до 7 м/сек без водяного охлаждения (DN= диаметр х частоту вращения, об/мин = 120 000 мм-об/мин). С водяным охлаждением скорость вращения поверхности может увеличиваться в три раза.

Механические эксплуатационные факторы оказывают большое воздействие на эффективность работы и срок службы вводов вращения. Полностью вне зависимости от вакуумных факторов подшипники и валы должны обеспечивать требования каждого вида применения, касающиеся скорости, нагрузки, рабочего цикла, передачи крутящего момента, осевого зазора и т. д. Тщательное рассмотрение этих соображений находится за пределами настоящей книги, но несколько ключевых моментов здесь могут быть упомянуты.

Размеры вала должны быть достаточно большими для передачи требуемого крутящего момента от двигателя для нагрузки в пределах всего диапазона ожидаемого ускорения и скорости. Следует учитывать возможности заклинивания.

Подшипники должны иметь такие характеристики, которые позволяют справляться с радиальными и осевыми нагрузками, испытываемыми в эксплуатации. Существенные компромиссы существуют между радиальной нагрузкой, осевой нагрузкой, рабочей скоростью, рабочим циклом, рабочей температурой, смазкой и сроком службы подшипника. Таким образом, любая «нагрузочная характеристика» ввода вращения как одна величина не может служить в качестве адекватной характеристики в пределах реалистичного диапазона видов применения. Пользователи должны иметь в виду, что срок службы подшипника в значительной степени зависит от нагрузки и скорости в соответствии со следующим уравнением:

$$L_{10}=A \frac{(C/P)^{3}}{N}, (1)$$

где L₁₀ - срок службы подшипника (вероятность 90%); А - коэффициент смазки (обычно меньше 1); N - частота вращения, об/мин; С - «динамическая характеристика нагрузки» подшипника (зависит от размера подшипника); Р - «динамическая эквивалентная нагрузка» (сочетание радиальной и осевой нагрузок).

Главный момент, который следует иметь в виду в этом уравнении, заключается в том, что срок службы подшипника находится в линейной зависимости от частоты вращения и в экспонентной зависимости (третьей степени!) от нагрузки и характеристики. Если нагружать подшипники сверх их характеристики, то произойдет очень быстрый отказ.

В качестве практического соображения можно сказать, что выбор соответствующих моделей может часто основываться на предыдущем опыте в аналогичных видах применения. За рекомендациями и помощи по конкретному виду применения следует обращаться к производителям этих изделий.