MAGNABEND - PERTIMBANGAN DESAIN DASAR
Desain Magnét Dasar
Mesin Magnabend dirancang salaku magnet DC anu kuat sareng siklus tugas kawates.
Mesin diwangun ku 3 bagian dasar: -
Awak magnet anu ngabentuk dasar mesin sareng ngandung coil elektro-magnét.
Clamp bar nu nyadiakeun jalur pikeun fluks magnét antara kutub tina dasar magnet, sarta kukituna clamps workpiece sheetmetal.
Bending beam nu geus pivoted ka ujung hareup awak magnet jeung nyadiakeun sarana pikeun nerapkeun gaya bending ka workpiece nu.
Konfigurasi Magnét-Awak
Rupa-rupa konfigurasi mungkin pikeun awak magnet.
Ieu 2 anu parantos dianggo pikeun mesin Magnabend:
Garis beureum putus-putus dina gambar di luhur ngagambarkeun jalur fluks magnét.Catet yén desain "U-Type" gaduh jalur fluks tunggal (1 pasang kutub) sedengkeun desain "E-Type" gaduh 2 jalur fluks (2 pasang kutub).
Babandingan Konfigurasi Magnét:
Konfigurasi E-tipe leuwih efisien batan konfigurasi tipe-U.
Ngartos naha ieu jadi mertimbangkeun dua gambar di handap.
Di kénca mangrupa cross-bagian tina tipe U-magnét sarta katuhu mangrupa E-tipe magnet nu geus dijieun ku ngagabungkeun 2 U-tipe sarua.Lamun unggal konfigurasi magnet didorong ku coil jeung ampere-péngkolan sarua, jelas magnet dua kali-up (tipe E) bakal dua kali leuwih loba gaya clamping.Éta ogé ngagunakeun dua kali langkung seueur baja tapi boro-boro deui kawat pikeun coil!(Anggap desain coil panjang).
(Jumlah leutik kawat tambahan bakal diperlukeun wungkul sabab 2 dua suku coil nu salajengna eta dina rarancang "E", tapi tambahan ieu janten teu penting dina desain coil panjang kayaning dipaké pikeun Magnabend).
Super Magnabend:
Pikeun ngawangun magnet anu langkung kuat, konsép "E" tiasa diperpanjang sapertos konfigurasi double-E ieu:
Modél 3-D:
Di handap ieu gambar 3-D némbongkeun susunan dasar bagian dina magnet U-tipe:
Dina desain ieu kutub Hareup jeung Rear potongan misah tur napel ku bolts kana potongan Core.
Sanajan prinsipna mah, eta bakal mungkin mun mesin awak magnet U-tipe tina sapotong tunggal baja, éta lajeng moal mungkin pikeun masang coil sahingga coil kudu tatu dina situ (dina awak magnet machined). ).
Dina kaayaan produksi éta kacida desirable mun bisa angin coils misah (dina urut husus).Kituna desain U-tipe éféktif dictates konstruksi fabricated.
Di sisi séjén desain E-tipe lends sorangan ogé ka awak magnet machined tina sapotong tunggal baja sabab coil pre-dijieun gampang bisa dipasang sanggeus awak magnet geus machined.Awak magnet sapotong tunggal ogé ngalaksanakeun langkung saé sacara magnét sabab henteu ngagaduhan celah konstruksi anu bakal ngirangan fluks magnét (sareng ku kituna gaya clamping) sakedik.
(Kaseueuran Magnabends dilakukeun saatos 1990 nganggo desain E-tipe).
Pamilihan Bahan pikeun Konstruksi Magnét
Awak magnet sareng clampbar kedah didamel tina bahan ferromagnétik (magnetisable).Baja mangrupikeun bahan ferromagnétik anu paling murah sareng mangrupikeun pilihan anu jelas.Tapi aya rupa-rupa steels husus sadia nu bisa dianggap.
1) Silicon Steel : baja resistivity High nu biasana aya dina laminations ipis jeung dipaké dina trafo AC, magnet AC, relays jsb Sipat na teu diperlukeun pikeun Magnabend nu mangrupakeun magnet DC.
2) Beusi Leuleus: Bahan ieu bakal nunjukkeun magnetisme residual anu langkung handap anu saé pikeun mesin Magnabend tapi sacara fisik lemes anu hartosna éta bakal gampang rusak sareng rusak;eta leuwih hade pikeun ngajawab masalah residual magnetism sababaraha cara séjén.
3) Beusi tuang: Teu gampang magnetised sakumaha baja digulung tapi bisa dianggap.
4) Stainless Steel Tipe 416: Teu bisa magnetised sakumaha kuatna baja tur leuwih mahal (tapi bisa jadi mangpaat pikeun beungeut capping pelindung ipis dina awak magnet).
5) Stainless Steel Tipe 316: Ieu mangrupakeun alloy non-magnét tina baja sahingga teu cocog pisan (iwal sakumaha dina 4 luhur).
6) Sedeng Karbon Steel, tipe K1045: bahan Ieu eminently cocog pikeun pangwangunan magnet, (jeung bagian séjén mesin).Éta cukup hésé dina kaayaan anu disayogikeun sareng éta ogé mesinna saé.
7) Sedeng Karbon Steel tipe CS1020 : baja ieu teu cukup teuas saperti K1045 tapi leuwih gampang sadia sahingga bisa jadi pilihan paling praktis pikeun pangwangunan mesin Magnabend.
Catet yén pasipatan penting anu diperyogikeun nyaéta:
Magnétisasi jenuh tinggi.(Kaseueuran alloy baja jenuh sakitar 2 Tesla),
Kasadiaan ukuran bagian mangpaat,
Résistansi kana karusakan saliwatan,
Machinability, jeung
Biaya anu wajar.
baja karbon sedeng fits sadayana sarat ieu ogé.Baja karbon rendah ogé tiasa dianggo tapi kirang tahan kana karusakan anu teu kahaja.Aya ogé alloy husus sejenna, kayaning supermendur, nu gaduh jenuh magnétisasi luhur tapi maranéhna teu kudu dianggap kusabab ongkosna tinggi na dibandingkeun jeung baja.
Baja karbon sedeng kumaha ogé nunjukkeun sababaraha sésa magnetisme anu cukup janten gangguan.(Tingali bagian ngeunaan Sisa Magnétisme).
The Coil
Coil mangrupikeun anu nyababkeun fluks magnetisasi ngalangkungan éléktromagnét.Gaya magnetisingna ngan ukur hasil tina jumlah lilitan (N) sareng arus coil (I).Ku kituna:
N = jumlah lilitan
I = arus dina gulungan.
Penampilan "N" dina rumus di luhur ngabalukarkeun misconception umum.
Hal ieu sacara lega nganggap yén nambahanana jumlah péngkolan bakal ningkatkeun gaya magnetising tapi sacara umum ieu henteu kajantenan sabab péngkolan tambahan ogé ngirangan arus, I.
Mertimbangkeun hiji coil disadiakeun ku tegangan DC tetep.Lamun jumlah péngkolan dua kali, résistansi tina windings ogé bakal dua kali (dina coil panjang) sahingga arus bakal jadi satengah.Pangaruh net henteu kanaékan NI.
Naon sih nangtukeun NI nyaéta lalawanan per péngkolan.Ku kituna pikeun ngaronjatkeun NI ketebalan kawat kudu ngaronjat.Nilai péngkolan tambahan nyaéta yén aranjeunna ngirangan arus sareng ku kituna dissipation kakuatan dina coil.
Désainer kedah émut yén gauge kawat mangrupikeun anu leres-leres nangtukeun gaya magnetizing coil.Ieu parameter pangpentingna desain coil.
Produk NI sering disebut "putaran ampere" kumparan.
Sabaraha Amper péngkolan anu diperyogikeun?
Steel némbongkeun hiji magnetization jenuh ngeunaan 2 Tesla sarta ieu susunan wates fundamental dina sabaraha gaya clamping bisa diala.
Tina grafik di luhur urang nempo yén kakuatan médan diperlukeun pikeun meunangkeun dénsitas fluks 2 Tesla nyaeta ngeunaan 20.000 ampere-péngkolan per méter.
Ayeuna, pikeun desain Magnabend has, panjang jalur fluks dina baja nyaeta ngeunaan 1/5th méter sarta ku kituna bakal merlukeun (20.000/5) AT pikeun ngahasilkeun jenuh, nyaeta ngeunaan 4.000 AT.
Éta langkung saé upami langkung seueur péngkolan ampere tibatan ieu supados magnetisasi jenuh tiasa dipertahankeun sanajan sela non-magnétik (ie workpieces non-ferrous) diwanohkeun kana sirkuit magnét.Sanajan kitu, péngkolan ampere tambahan ngan bisa dimeunangkeun ku ongkos considerable dina dissipation kakuatan atawa biaya kawat tambaga, atawa duanana.Ku kituna perlu kompromi.
Desain Magnabend has gaduh coil anu ngahasilkeun 3.800 ampere péngkolan.
Catet yén inohong ieu henteu gumantung kana panjangna mesin.Upami desain magnét anu sami diterapkeun dina sauntuyan panjang mesin, éta nunjukkeun yén mesin anu langkung panjang bakal gaduh sakedik kawat anu langkung kandel.Aranjeunna bakal narik langkung total arus tapi bakal gaduh produk anu sami tina amps x péngkolan sareng bakal gaduh gaya clamping anu sami (sareng dissipation kakuatan anu sami) per unit panjangna.
Siklus tugas
Konsep siklus tugas mangrupikeun aspék anu penting dina desain éléktromagnét.Upami desain nyayogikeun siklus tugas langkung seueur tibatan anu diperyogikeun maka éta henteu optimal.Langkung siklus tugas inherently hartina leuwih kawat tambaga bakal diperlukeun (kalayan ongkos luhur consequent) jeung / atawa bakal aya kirang gaya clamping sadia.
Catetan: Magnet siklus tugas anu langkung luhur bakal gaduh dissipation daya anu kirang anu hartosna éta bakal ngagunakeun langkung énérgi sahingga langkung mirah pikeun beroperasi.Nanging, kumargi magnet dihurungkeun ngan ukur sakedap, maka biaya énergi operasi biasana dianggap sakedik pentingna.Kituna pendekatan desain téh ngabogaan saloba dissipation kakuatan anjeun bisa meunang jauh jeung dina watesan teu overheating windings of coil nu.(Pendekatan ieu umum pikeun kalolobaan desain éléktromagnét).
Magnabend dirancang pikeun siklus tugas nominal sakitar 25%.
Ilaharna ngan ukur butuh 2 atanapi 3 detik pikeun ngalipet.Magnet lajeng bakal pareum pikeun salajengna 8 nepi ka 10 detik bari workpiece ieu repositioned tur Blok siap pikeun ngalipet salajengna.Upami siklus tugas 25% ngaleuwihan, ahirna magnét bakal panas teuing sareng kaleuleuwihan termal bakal ngarambat.Magnét moal ruksak tapi kudu diidinan tiis salila kira 30 menit saméméh dipaké deui.
Pangalaman operasional sareng mesin di sawah parantos nunjukkeun yén siklus tugas 25% cukup nyukupan pikeun pangguna biasa.Malahan sababaraha pamaké geus dipénta versi kakuatan tinggi pilihan tina mesin nu boga kakuatan clamping leuwih di expense tina siklus tugas kirang.
Coil Cross-Sectional Area
Wewengkon cross sectional sadia pikeun coil bakal nangtukeun jumlah maksimum kawat tambaga nu bisa dipasangan di. Wewengkon sadia teu kudu leuwih ti diperlukeun, konsisten kalayan péngkolan ampere diperlukeun tur dissipation kakuatan.Nyadiakeun leuwih spasi pikeun coil inevitably bakal ningkatkeun ukuran magnet jeung hasil dina panjangna fluks jalur dina baja nu (anu bakal ngurangan total fluks).
Argumen anu sami nunjukkeun yén naon waé rohangan coil anu disayogikeun dina desain éta kedah pinuh ku kawat tambaga.Upami henteu pinuh maka éta hartosna géométri magnét tiasa langkung saé.
Magnabend Clamping Force:
Grafik di handap ieu dicandak ku pangukuran ékspérimén, tapi éta satuju lumayan sareng itungan téoritis.
Gaya clamping tiasa diitung sacara matematis tina rumus ieu:
F = gaya dina Newton
B = dénsitas fluks magnét dina Teslas
A = luas kutub dina m2
µ0 = konstanta perméabilitas magnét, (4π x 10-7)
Pikeun conto urang bakal ngitung gaya clamping pikeun dénsitas fluks 2 Tesla:
Ku kituna F = ½ (2)2 A/µ0
Pikeun gaya dina hijian aréa (tekanan) urang bisa leupaskeun "A" dina rumus.
Jadi Tekanan = 2/µ0 = 2/(4π x 10-7) N/m2.
Ieu kaluar ka 1.590.000 N / m2.
Pikeun ngarobah ieu gaya kilogram bisa dibagi ku g (9.81).
Ku kituna: Tekanan = 162.080 kg/m2 = 16,2 kg/cm2.
Ieu satuju rada alus jeung gaya diukur pikeun gap enol ditémbongkeun dina grafik di luhur.
Angka ieu tiasa gampang dirobih kana gaya clamping total pikeun mesin anu dipasihkeun ku cara ngalikeun ku daérah kutub mesin.Pikeun model 1250E aréa kutub 125 (1.4 + 3.0 + 1.5) = 735 cm2.
Ku kituna total, gap-nol, gaya bakal jadi (735 x 16,2) = 11.900 kg atawa 11,9 ton;ngeunaan 9,5 ton per méter panjang magnet.
Kapadetan fluks sareng tekanan Clamping langsung aya hubunganana sareng dipidangkeun dina grafik di handap ieu:
Gaya Clamping Praktis:
Dina prakték kakuatan clamping tinggi ieu ngan kantos direalisasikeun lamun teu diperlukeun (!), nyaeta nalika bending workpieces baja ipis.Nalika bending workpieces non-ferrous gaya bakal kirang ditémbongkeun saperti dina grafik di luhur, jeung (saeutik curiously), eta oge kirang nalika bending workpieces baja kandel.Ieu kusabab gaya clamping diperlukeun pikeun nyieun hiji ngalipet seukeut pisan leuwih luhur ti nu diperlukeun pikeun radius ngalipet.Jadi naon anu lumangsung éta salaku ngalipet proceeds ujung hareup clampbar lifts rada sahingga sahingga workpiece pikeun ngabentuk radius a.
Celah hawa leutik nu kabentuk ngabalukarkeun leungitna saeutik gaya clamping tapi gaya diperlukeun pikeun ngabentuk ngalipet radius geus turun leuwih sharply ti boga gaya clamping magnet.Kituna hasil kaayaan stabil sarta clampbar nu teu ngantep balik.
Anu ditétélakeun di luhur nyaéta mode bending nalika mesin caket wates ketebalanna.Upami workpiece anu langkung kandel dicobian, tangtosna clampbar bakal angkat.
Diagram ieu nunjukkeun yén lamun ujung irung clampbar ieu radiused saeutik, tinimbang seukeut, celah hawa pikeun bending kandel bakal ngurangan.
Mémang ieu kasus sareng Magnabend anu dilakukeun leres bakal gaduh clampbar kalayan ujung radiused.(A ujung radiused oge loba kurang rawan karuksakan teu kahaja dibandingkeun kalawan ujung seukeut).
Mode Marginal Gagalna Bend:
Lamun ngalipet dicoba dina workpiece pisan kandel lajeng mesin bakal gagal ngabengkokkeun eta sabab clampbar saukur bakal angkat kaluar.(Untung ieu henteu lumangsung dina cara dramatis; clampbar ngan hayu balik quietly).
Sanajan kitu, lamun beban bending ngan rada leuwih gede ti kapasitas bending magnet lajeng umumna naon anu lumangsung nyaéta ngalipet bakal neruskeun nyebutkeun ngeunaan 60 derajat lajeng clampbar bakal mimiti ngageser ka tukang.Dina modeu gagal ieu magnet ngan bisa nolak beban bending teu langsung ku nyieun gesekan antara workpiece jeung ranjang magnet.
Beda ketebalan antara gagal alatan lift-off jeung gagal alatan ngageser umumna teu pisan.
Kagagalan lift-off téh alatan workpiece levering ujung hareup clampbar ka luhur.Gaya clamping di ujung hareup clampbar utamana naon resists ieu.Clamping di ujung pungkur boga pangaruh saeutik sabab deukeut ka tempat clampbar keur pivoted.Kanyataanna éta ngan satengah tina total gaya clamping nu resists lift-off.
Di sisi séjén ngageser dilawan ku total gaya clamping tapi ngan ngaliwatan gesekan jadi résistansi sabenerna gumantung kana koefisien gesekan antara workpiece jeung beungeut magnet.
Pikeun baja beresih jeung garing koefisien gesekan bisa saluhur 0,8 tapi lamun lubrication hadir mangka bisa jadi low salaku 0,2.Ilaharna eta bakal wae di antara misalna yén mode marginal gagalna ngalipet biasana alatan ngageser, tapi usaha pikeun ngaronjatkeun gesekan dina beungeut magnet geus kapanggih teu worthwhile.
Kapasitas ketebalan:
Pikeun awak magnet E-tipe 98mm lega tur 48mm jero tur mibanda 3.800 ampere-turn coil, kapasitas bending panjang pinuh nyaeta 1.6mm.ketebalan ieu manglaku ka duanana lambar baja jeung lambar aluminium.Bakal aya kirang clamping dina lambaran aluminium tapi merlukeun kirang torsi ngabengkokkeun eta jadi ieu compensates dina cara saperti méré kapasitas gauge sarupa pikeun duanana jenis logam.
Perlu aya sababaraha caveats dina kapasitas bending dinyatakeun: Anu utama nyaéta yén kakuatan ngahasilkeun lambaran logam tiasa rupa-rupa lega.Kapasitas 1.6mm lumaku pikeun baja jeung tegangan ngahasilkeun nepi ka 250 MPa jeung aluminium kalawan tegangan ngahasilkeun nepi ka 140 MPa.
Kapasitas ketebalan dina stainless steel nyaeta ngeunaan 1.0mm.Kapasitas ieu nyata kirang ti keur paling logam lianna sabab stainless steel biasana non-magnét sarta acan boga stress ngahasilkeun cukup tinggi.
Faktor séjén nyaéta suhu magnet.Lamun magnet geus diidinan jadi panas lajeng lalawanan coil bakal leuwih luhur sarta ieu dina gilirannana bakal ngakibatkeun eta ngagambar kirang arus jeung consequent handap ampere-péngkolan sarta gaya clamping handap.(Efék ieu biasana rada sedeng sarta saperti teu mirip ngabalukarkeun mesin teu minuhan spésifikasi na).
Tungtungna, kapasitas kandel Magnabends bisa dijieun lamun bagian cross magnet dijieun leuwih badag.