Расчет катушки индуктивности

Электромагнит своими руками (инструкция). Собери электромагнит своими руками Как создать электромагнит в домашних условиях

В этом видео уроке канал «Э+М» рассказал о том, что такое электромагнит. Также показал, как сделать его руками с напряжением питания 12 вольт и поставил серию опытов с его использованием. Показал, как увеличить эффективность.

Для начала немного теории истории. В начале 19 века датский физик Эрстед обнаружил связь между электричеством и магнетизмом. Ток, проходящий через проводник, находящийся рядом с компасом, отклоняет его стрелку в сторону проводника.

Это свидетельствует о наличии магнитного поля вокруг проводника. Также выяснилось, что если в намотать проводник в катушку, его магнитные свойства усилится.

В катушке с проводом, так называемом соленоиде, образуются магнитные линии, такие же, как и в постоянном магните.

В зависимости от того, какой стороной понесем катушку к компасу, он будет отклоняться в ту или иную сторону. Так как в катушке образовались два полюса: северный и южный. Можно изменить направление электрического тока, когда поменяются полюса.

Для эксперимента автор канала намотал 2 одинаковые катушки. Первая катушка 260 витков, сопротивление 7 ом. 2 в два раза больше. 520 витков, сопротивление 15 ом. Питание будет осуществляться от источника постоянного тока. Напряжение 12 вольт.

В данном случае это компьютерный блок питания. Также подойдет свинцовый аккумулятор.

Катушка не может справиться с этой нагрузкой. Попробуем провести тот же опыт со второй катушкой. Ток здесь составляет 0,7 ампера. Это в 2 раза меньше, чем у 1. При том же напряжении 12 вольт. Она также не может притянуть рубль.

Что можно сделать, чтобы увеличить магнитные свойства нашей катушки? Попробуем ставить железный сердечник. Для этого используем болт. Теперь он выступит в качестве магнитопровода. Последний способствует прохождению магнитного потока через себя, увеличивает соответствующие свойства соленоида.

Теперь наша конструкция превратилась в электромагнит. Он уже с легкостью справляется с рублем. Ток остался таким же, 1,4 ампера.

Поэкспериментируем дальше и посмотрим, сколько таких предметов может притянуть магнитная катушка.Электромагнит нагрелся, значит его сопротивление увеличилось. Чем больше сопротивление, тем меньше ток. Тем меньше магнитное поле катушка создаёт.

Дадим а полностью остыть электромагниту и повторим экспериментов. В этот раз нагрузкой станут 12 монет. Как видим, нижние монеты при снижении тока начали сами отпадает.

Сколько не пытался ведущий экспериментировать, удалось поднять не более такой нагрузки.

Проведем тот же опыт со второй катушкой. У него два раза больше витков. Посмотрим, сильнее ли она, чем предыдущая.Смотрите продолжение о электромагните на 12 вольт на видео с 6 минуты.

izobreteniya.net

Как сделать самодельный электромагнит

В этом видеоролике канала Креосан показано, как сделать самостоятельно электрический магнит. Нужно взять трансформатор от микроволновки, распилить его и достать обмотки. Также подойдут и другие трансформаторы. Но мощные и доступные только в микроволновках.

Нам понадобится первичная обмотка. Мы его только включили в сеть, а он уже начинает вибрировать. Что же будет, когда он будет притягивать железо? Настало время испытать electromagnet. На него можно подавать 12, 24, 36, 48, 110, 220 вольт. При этом может быть постоянный и переменный ток.

Включаем аккумулятор от ноутбука и посмотрим, на что способен самодельный электромагнит при напряжении 12 вольт. Берем орешек и при участии электромагнита плющим его дверью. Как видите, с орешком он легко расправился. Попробуем поднять что-то потяжелее.

Например крышку от канализационного люка.

Есть идея простого измерителя пульсаций.

Простейший электромагнит за 5 минут

Далее. Еще один канал (HM Show) выпустил ролик по той же теме.Он показал, как сделать простой электромагнит за 5 минут. Для изготовления устройства своими руками понадобится стальной стержень, медная проволока и любой изолирующий материал.

Для начала изолируем стальной стержень строительным скотчем, излишки материала отрезаем. Необходимо намотать медную проволоку на изолирующий материал так, чтобы было как можно меньше воздушных зазоров.

От этого зависит сила магнита, также от толщины медной проволоки, количества витков и силы ток. Данные показатели нужно подбирать экспериментально.

После того, как намотали проволоку, обмотать её изолирующим материалом.

Как сделать простой электромагнит – пошаговая инструкция со схемами

Такое устройство удобно тем, что его работой легко управлять при помощи эл/тока – менять полюса, силу притяжения. В некоторых вопросах оно становится поистине незаменимым, а часто используется как конструктивный элемент различных самоделок. Своими руками сделать простой электромагнит несложно, тем более что практически все необходимое можно найти в каждом доме.

Что понадобится

  • Любой подходящий образец из железа (оно хорошо магнитится). Это будет сердечник электромагнита.
  • Проволока – медная, обязательно с изоляцией, чтобы предотвратить прямой контакт двух металлов. Для самодельного эл/магнита рекомендуемое сечение – 0,5 (но не более 1,0).
  • Источник постоянного тока – батарейка, АКБ, БП.

Дополнительно:

  • Соединительные провода для подключения электромагнита.
  • Паяльник или изолента для фиксации контактов.

Это общая рекомендация, так как электромагнит изготавливается с определенной целью. Исходя из этого, и подбираются составные части схемы.

А если он делается в домашних условиях, то какого-то стандарта и быть не может – подойдет все, что есть под рукой.

Например, применительно к первому пункту в качестве сердечника нередко используют гвоздь, дужку замка, отрезок железного стержня – выбор вариантов огромный.

Обмотка

Медный провод аккуратно, виток за витком, накручивается на сердечник. При такой скрупулезности КПД электромагнита будет максимально возможным.

После первого «прохода» по железному образцу проволока укладывается вторым слоем, иногда и третьим. Это зависит от того, какая мощность устройства требуется.

Но направление намотки должно быть неизменным, иначе произойдет «разбалансировка» магнитного поля, и электромагнит вряд ли что-то сможет притянуть к себе.

Чтобы понять смысл протекающих процессов, достаточно вспомнить уроки физики из курса средней школы – движущиеся электроны, создаваемое ими ЭМП, направление его вращения.

После окончания намотки проволока обрезается так, чтобы выводы было удобно подключить к источнику питания. Если это батарейка – то напрямую. При использовании БП, аккумулятора или иного прибора понадобятся соединительные провода.

Что учесть

С количеством слоев есть определенные сложности.

  • С увеличением витков повышается реактивное сопротивление. Значит, сила тока начнет снижаться, а притяжение станет более слабым.
  • С другой стороны, повышение номинала тока вызовет нагрев обмотки.

Подробно принцип действия работы электромагнита описан в следующем видео:

Подключение

  • Зачистка выводов «медяшки». Проволока изначально покрыта несколькими слоями лака (в зависимости от марки), а он, как известно – изолятор.
  • Спаивание медного и соединительного проводов. Хотя это и непринципиально – можно сделать скрутку, изолировав ее трубкой ПВХ или клейкой лентой.
  • Фиксация вторых концов проводов на зажимах. Например, типа «крокодил». Такие съемные контакты позволят легко менять полюса электромагнита, если это понадобится в процессе его применения.

Полезные советы

Для изготовления мощного электромагнита домашние умельцы нередко используют катушку от МП (магнитного пускателя), реле, контакторов. Они есть и на 220, и на 380 В.

Железный сердечник подобрать по ее внутреннему сечению несложно. Для удобства управления в схему нужно включить реостат (переменное сопротивление). Соответственно, такой эл/магнит подключается уже к розетке.

Сила притяжения регулируется изменением R цепи.

Можно повысить мощность электромагнита за счет увеличения сечения сердечника. Но только до определенных пределов. И здесь придется экспериментировать.

Прежде чем делать эл/магнит, необходимо убедиться, что выбранный образец железа для этого подходит. Проверка достаточно простая. Берется обычный магнитик; в доме много чего есть на таких «присосках». Если он притянет подобранную для сердечника деталь, можно использовать. При отрицательном или «слабом» результате лучше поискать другой образец.

Сделать электромагнит достаточно просто. Все остальное зависит от терпения и сообразительности мастера. Возможно, чтобы получить то, что нужно, придется поэкспериментировать – с напряжением питания, сечением проволоки и так далее. Любая самоделка требует не только творческого подхода, но и времени. Если его не пожалеть, то отличный результат обеспечен.

Расчет

Вычислить число витков, зная конструкцию, можно по формуле нахождения энергии и ее магнитного поля W = LI2/2, где L является индукцией, I — силой тока. Витки находятся из формулы L/d, где d является проводным диаметром. Стоит указать, что есть специальный калькулятор, в который нужно только подставить необходимые параметры. При этом можно определить, однослойный или многослойный проводник.

Схематическое расположение витков в катушке

С сердечником

Стоит отметить, что со стержнем, намоткой, обмоткой индукция вычисляется через замкнутый магнитный поток индуктивных элементов, в то время как без него  учитывается поток, который пронизывает только проводник с токовой энергией. Расчитывая индуктивность подобных элементов, необходимо учесть размеры и материал центральной части. Обобщенно можно представить формулу схематично. При этом требуется взять в расчет источник с сопротивлением магнитной цепи, абсолютной магнитной проницаемостью вещества, площадью поперечного сердечникового сечения и длиной средней силовой линии. Зная это, можно посчитать индукцию. Стоит учитывать погрешность. Она будет равна 25%.

Расчет индуктивности катушки с сердечником

Без сердечника

Стоит указать, что без ферритового, геометрического и цилиндрического сердечника с мощным каркасом источник имеет небольшую индукцию, а с ним она повышается. Это связано с тем, что имеется материальная магнитная проницаемость. Форма бывает разная. Есть броневой, стержневой и тороидальный материал.

Обратите внимание! Рассчитать можно, используя метод эллиптических максвелловских интегралов и специальную онлайн программу. Расчет индуктивности без сердечника

Расчет индуктивности без сердечника

Катушка — незаменимый компонент любой электросети, который имеет вид скрученного или обвивающего элемента с проводником. Влияет на ее индукцию число проводных витков, площадь сечения, длина и материал сердечника. Отыскать количество витков и посчитать индуктивность с сердечником и без него несложно, главное — руководствоваться приведенными выше рекомендациями.

Рабочий цикл соленоида

Другим более практичным способом уменьшения тепла, выделяемого катушкой соленоидов, является использование «прерывистого рабочего цикла». Прерывистый рабочий цикл означает, что катушка многократно переключается «ВКЛ» и «ВЫКЛ» на подходящей частоте, чтобы активировать механизм плунжера, но не дать ему обесточиться во время периода ВЫКЛ. Прерывистое переключение рабочего цикла является очень эффективным способом уменьшения общей мощности, потребляемой катушкой.

Рабочий цикл (% ED) соленоида — это часть времени «ВКЛ», когда на электромагнит подается напряжение, и это отношение времени «ВКЛ» к общему времени «ВКЛ» и «ВЫКЛ» для одного полного цикла операций. Другими словами, время цикла равно времени включения плюс время выключения. Рабочий цикл выражается в процентах, например:

Затем, если соленоид включен или включен на 30 секунд, а затем выключен на 90 секунд перед повторным включением, один полный цикл, общее время цикла включения / выключения составит 120 секунд, (30 + 90) поэтому рабочий цикл соленоидов будет рассчитываться как 30/120 сек или 25%. Это означает, что вы можете определить максимальное время включения соленоидов, если вам известны значения рабочего цикла и времени выключения.

Например, время выключения равно 15 секундам, рабочий цикл равен 40%, поэтому время включения равно 10 секундам. Соленоид с номинальным рабочим циклом 100% означает, что он имеет постоянное номинальное напряжение и поэтому может быть оставлен включенным или постоянно включен без перегрева или повреждения. В этом уроке о соленоидах мы рассматривали как линейный соленоид, так и вращающийся соленоид как электромеханический привод, который можно использовать в качестве выходного устройства для управления физическим процессом. В следующем уроке мы продолжим рассмотрение устройств вывода, называемых исполнительными механизмами, и устройства, которое снова преобразует электрический сигнал в соответствующее вращательное движение, используя электромагнетизм. Тип устройства вывода, которое мы рассмотрим в следующем уроке — это двигатель постоянного тока.

Материал по теме: Что такое реле времени.

Соленоид в упаковке

Проектныйрасчет1-го типа

Допустим, заданы следующие основные
параметры проектируемого

электромагнита: P – тяговое усилие,
которое должен разви­вать электромаг­нит
в начале хода якоря, Н; – ход якоря, м; U
– напряже­ние источника пита­ния,
В; Qдоп– допустимое
превышение температуры электромагнита
при продолжительном режиме работы,оС.

Требуется определить размеры магнитопровода
и пара­метры катушки, обеспечивающие
заданные характеристики при мини­мальных
габаритах.

Расчет электромагнитов производится
в следующей по­следовательно­сти.

1. Уточнение формы стопа. Форма стопа
уточняется по значению

конструктивного параметра КФ в
соответствии с графиками рис. 2б.

где =я+нп– рабочий зазор, м; – толщина немагнитной
прокладки, м; обычнонп=(0,05…0,1)я,
причем большему ходу соответст­вует
мень­шее значение коэффициента и
наоборот. В некоторых случаях немагнитная
про­кладка может отсутствовать (нп=0).

2. Определение основных размеров
электромагнита:

а) диаметр якоря электромагнита

(2)

(2а)

(2б)

Для получения минимальных габаритов,
объема, массы, потерь магнито­движущей
силы значение Bнеобходимо при­нимать 0,7…1,1 Тл (для
элек­тротехнических сталей марки
20895).

б) наружный диаметр электромагнита D =
2d;

в) длина электромагнита

(3)

(3а)

(3б)

где п
паразитный зазор, м,п=(4…5)е
; е – эксцентри­ситет якоря по отно­шению
к фланцу (равен половине разности
диаметров направляющей втулки и якоря
с учетом предельных отклонений их
разме­ров); обычноп=(0,015…0,05)10-2м (в случае примене­ния развитого
воротничкап0);r– удельное сопротивление
про­вода, Ом*м; оп­ределяется для
заданного превы­шения температурыпо фор­муле=(1+);– удельное сопротивление провода при
20oС, для медного
провода=1,75.10-8Ом*м; α– темпера­тур­ный
коэффици­ент металла провода, для
медного провода

α=0,004 1/oС; nуд
– удель­ная мощность рассеяния,
Вт/м2; определяется по графику Q
=f(nуд) (рис.3);

г) отношение габаритных размеров
электромагнита L/D и их оценка. Наи­более
удачное конструктивное оформление
втяжных электромагнитов обес­печивается
при L/D=0,7…1,8, электромагнитов с дисковым
якорем — при L/D=0,4…0,8. Если полученное
отношение га­баритных размеров
электро­магнитов не соответствует
желаемому, то расчет повторяют с п.2а,
задаваясь при этом другим значением
магнит­ной индукции;

д) по принятому диаметру якоря уточняется
значение магнитной

индукции

(4)

(4а)

(4б)

е) по графику Ф=f1(B)
(рис. 4) определя­ется значение
по­правочного коэф­фициента
относительного падения магнито­движущей
силы;

ж) максимальное значение магнитной
индукции B = B/;

о,С

140

3

120

1

100

2

80

60

40

20

200 400 600 800 1000 nуд,Вт/м2

Рис. 3. Зависимость
между превышением температуры и
удельной

мощностью
рассеяния при различных условиях
те­плопередачи:

1 — плохие, 2 —
средние, 3 — хорошие.

3.
Определение остальных размеров
магнитопровода:

а) внутренний диаметр магнитопровода

D1= 0,87D

б) толщина фланца; для дискового якоря
— толщина якоря и толщина фланца

С = 0,12D (5;5а)

в) толщина фланца на периферии

С1= 0,06D

г) длина окна магнитопровода под катушку

l= L – 2C

д) длина стопа lст=(0,3…0,55)l.

0,95

0,90

1 -
= f1(Bб)

2 -
= f2(B)

0,85

2

0,80

1

0,75

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2
1,4 1,6 1,8 В,Т

Рис. 4. Области разброса
и усредненные зависимости по­правочного
коэф­фициента от магнитной индукции:
1 — в рабочем зазоре; 2 -максимальной.

4. Определение параметров катушки:

а) средний диаметр катушки

Dср= 0,5[(D1— 2кк)
+ (d + 2b)]

где b – толщина каркаса, м (обычно
b=(0,05…0,25)10-2м);кк– зазор между внутренним диаметром
магнитопровода (корпуса) и наружным
диаметром обмотки, м (для низковольтных
электромагнитовкк=(0,025…0,2)10-2м);

б) диаметр провода (6 – пл. стоп, 6а – кон.
стоп, 6б – диск. – якорь)

(6)

(6а)

(6б)

в) диаметр провода округляется до
стандартного значения в соответствии
с таблицей проводов и для принятой марки
провода находится его диаметр в изоляции
dиз;

г) высота намотки катушки

hк= 0,5(D1– dвн) = 0,5[(D1— 2δкк) — (d + 2b)]

д) длина катушки

lк= L — 2(b1+C)

е) число витков катушки

W = 0,865lкhк/d2из

ж) сопротивление катушки при нормальных
условиях (+20оС)

з) длина намоточного провода

Lпр=DсрW

Описание и принцип работы соленоида

Линейный соленоид работает на том же основном принципе, что и электромеханическое реле, описанное в предыдущем уроке, и точно так же, как и реле, они также могут переключаться и управляться с помощью транзисторов или полевых МОП-транзисторов. Линейный соленоид — это электромагнитное устройство, которое преобразует электрическую энергию в механическое толкающее или тянущее усилие или движение. Линейный соленоид в основном состоит из электрической катушки, намотанной вокруг цилиндрической трубки с ферромагнитным приводом или «плунжером», который может свободно перемещать или скользить «ВХОД» и «ВЫХОД» в корпусе катушек. Виды соленоидов представлены на рисунке ниже.

Соленоиды могут использоваться для электрического открывания дверей и защелок, открытия или закрытия клапанов, перемещения и управления роботизированными конечностями и механизмами и даже для включения электрических выключателей только путем подачи питания на его катушку. Соленоиды доступны в различных форматах, причем наиболее распространенными типами являются линейный соленоид, также известный как линейный электромеханический привод (LEMA) и вращающийся соленоид.

Соленоид и сфера применения

Оба типа соленоидов, линейный и вращательный доступны в виде удержания (с постоянным напряжением) или в виде защелки (импульс ВКЛ-ВЫКЛ), при этом типы защелки используются в устройствах под напряжением или при отключении питания. Линейные соленоиды также могут быть разработаны для пропорционального управления движением, где положение плунжера пропорционально потребляемой мощности. Когда электрический ток протекает через проводник, он генерирует магнитное поле, и направление этого магнитного поля относительно его северного и южного полюсов определяется направлением потока тока внутри провода.

Эта катушка проволоки становится « электромагнитом » со своими собственными северным и южным полюсами, точно такими же, как у постоянного магнита. Сила этого магнитного поля может быть увеличена или уменьшена либо путем управления количеством тока, протекающего через катушку, либо путем изменения количества витков или петель, которые имеет катушка. Пример «электромагнита» приведен ниже.

Расчёт катушки с тороидальным сердечником

Тороидальные (кольцевые) сердечники, благодаря своей простоте изготовления находят широкое применение в различных импульсных трансформаторах, фильтрах и дросселях и обеспечивают небольшую потребляемую мощность при минимальных потерях.



Тороидальный сердечник.

Для расчёта индуктивности достаточно знать три конструктивных параметра такого магнитопровода: D1 – внешний диаметр, D2 – внутренний диаметр, h – высота сердечника.

Расчёт эффективных параметров сердечника, как сказано выше, основан на двух величинах С1 и С2, которые составляют

где he – эффективная высота сердечника,

D1 – внешний диаметр сердечника,

D2 – внутренний диаметр сердечника.

Расчёт эффективной высоты he сердечника зависит от конструктивных особенностей.



Расчёт эквивалентной высоты тороидального сердечника: прямоугольное сечение (вверху) и трапецеидальное сечение (снизу).

Рассмотрим несколько случаев:

а) прямоугольное поперечное сечение с острыми кромками

б) прямоугольное поперечное сечение со скруглёнными кромками и радиусом скругления rs

в) трапецеидальное поперечное сечение с острыми кромками

г) трапецеидальное поперечное сечение со скруглёнными кромками

Пример. В качестве примера рассчитаем индуктивность тороидальной катушки, имеющий ω = 50 витков, намотанных на равномерно на магнитопровод со следующими размерами D1 = 20 мм, D2 = 10 мм, h = 7 мм, сечение магнитопровода прямоугольное со скруглёнными кромками, радиус скругления rs = 0,5 мм, относительная магнитная проницаемость материала сердечника μr = 1000.

Так как рассчитываем только индуктивность, то в расчёте коэффициента С2 нет необходимости

Сверхпроводящий электромагнит

Сверхпроводимостью считают свойство материалов с сопротивлением, близким к нулю. Электромагниты с практически нулевым показателем сопротивления обладают сверхмощным магнитным полем. Сила магнитного воздействия может заставить парить в пространстве такие диамагнетики, как кусочки свинца и органические объекты.

Как было замечено физиками, металлы приобретают свойство сверхпроводимости при сверхнизкой температуре. Чтобы получить эффект сверхпроводимости, обмотки ЭМ помещают в сосуд Дьюара с жидким гелием, который снабжён клапаном для сброса паров вещества. Сверхпроводящие магниты применяют в медицинском оборудовании – аппаратах МРТ (магнитный резонансный томограф). В экспериментальных поездах на воздушной подушке применяются сверхпроводящие магниты.

Сверхпроводящий магнит

n1.doc

    3

4.1. Расчет электромагнита классическим методомM-27NN4.2. Расчет электромагнита численным методомNewPropertiesMaterialsLibrary

  • воздух (Air),
  • электротехническая сталь M-27 (M-27 Steel),
  • катушка с током (Tok + и Tok).

A=0PropertiesBoundaryAdd Property

  • воздушный зазор ,
  • ярмо ,
  • сердечник .
  • воздушный зазор ,
  • ярмо,
  • сердечник.

4.3. Сравнение результатов расчета электромагнита классическим и численным методом

Величина Классическийметод Численныйметод (МКЭ)
Поток в воздушном зазоре
Индукция в ярме
Индукция в сердечнике
МДС в ярме
МДС в сердечнике
МДС в воздушном зазоре
Сила тяги электромагнита

ЗаключениеСписок литературы

  1. ГОСТ 2.119-73 ЕСКД «Эскизный проект».
  2. Иванов-Смоленский А.В. Электромагнитные силы и преобразование энергии в электрических машинах. – М.: Высш. школа, 1989. – 312 с.
  3. Моделирование электромагнитных полей в электротехнических устройствах / Под ред. Степанова А., Сикоры Р. – К.: Техника, 1990; Щецин: Научное издательство Щецинского политехнического института, 1990. – 188 с.
  4. Сабоннадьер Ж.-К., Кулон Ж.-Л. Метод конечных элементов и САПР. – М.: Мир, 1989. – 190 с.
  5. Терзян А.А. Автоматизированное проектирование электрических машин. – М.: Энергоатомиздат, 1983. – 256 с.
  6. Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин. – М.: Высш. школа., 2001. – 327 с.
  7. Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов. – М.: Мир, 1979. – 392 с.
  8. Сильвестр П., Феррари Р. Метод конечных элементов для радиоинженеров и инженеров-электриков. – М.: Мир, 1986. – 229 с.
  9. Алямовский А.А. / SolidWorks/COSMOSWorks Инженерный анализ методом конечных элементов // 2004, издат. ДМК Пресс – Москва, стр. 426.
  10. David Meeker. User’s Manual. Finite Element Method Magnetics. Version 4.2 / David Meeker // source: http://www.femm.info/Archives/doc/manual42.pdf
  11. Official web site of the Lua language // http://www.lua.org

Приложение А.Варианты заданий для практических работ

п/п Электромагнит , А L, мм a, мм , Тл
1 А.1 800 20 20 0.5
2 А.2 800 20 20 0.47
3 А.3 800 20 20 0.33*
4 А.1 800 10 15 0.5
5 А.2 800 10 15 0.46
6 А.3 800 10 15 0.33*
7 А.1 800 25 25 0.5
8 А.2 800 25 20 0.47
9 А.3 800 25 20 0.33*
10 А.1 1200 20 25 0.74
11 А.2 1200 20 25 0.7
12 А.3 1200 20 25 0.5*
13 А.1 1200 10 20 0.75
14 А.2 1200 10 20 0.7
15 А.3 1200 10 20 0.49*
16 А.1 1200 30 20 0.75
17 А.2 1200 30 20 0.7
18 А.3 1200 30 20 0.49*
19 А.1 1000 10 20 0.62
20 А.2 1000 10 20 0.58
21 А.3 1000 10 20 0.41*

мм
    3

4.1. Расчет электромагнита классическим методом

Электромагниты и их применение

Вот некоторые из примеров, где они используются:

  • Моторы и генераторы. Благодаря электромагнитам стало возможным производство электродвигателей и генераторов, которые работают по принципу электромагнитной индукции. Это явление было открыто ученым Майклом Фарадеем. Он доказал, что электрический ток создает магнитноее поле. Генератор использует внешнюю силу ветра, движущейся воды или пара, вращает вал, который заставляет двигаться набор магнитов вокруг спирального провода, чтобы создать электрический ток. Таким образом, электромагниты преобразуют в электрическую другие виды энергии.
  • Практика промышленного использования. Только материалы, сделанные из железа, никеля, кобальта или их сплавов, а также некоторые природные минералы реагируют на магнитное поле. Где используют электромагниты? Одной из сфер практического применения является сортировка металлов. Поскольку упомянутые элементы используются в производстве, с помощью электромагнита эффективно сортируют железосодержащие сплавы.
  • Где применяют электромагниты? С их помощью можно также поднимать и перемещать массивные объекты, например, автомобили перед утилизацией. Они также используются в транспортировке. Поезда в Азии и Европе используют электромагниты для перевозки автомобилей. Это помогает им двигаться на феноменальных скоростях.

Расчет металлоконструкции.

Исходными
данными для расчета является длина
вылета L, грузоподъемностьQ.

Высота
сечения стрелы

Принимаем

2.1
Определение основных размеров

Ширина
сечения стрелы

Принимаем
стандартную полосу с шириной

Толщина
стенки:

Примем
толщину стенки равной

Толщина
верхнего пояса:

мм

Примем
толщину равной 8 мм

Подвижная
нагрузка от колеса:

,
где

KQ=1,4
– коэффициент нагрузки

Kq=1,1
– коэффициент неравномерности

Толщина
нижнего пояса:

,
где

Принимаем
толщину равной

Дальнейшие
расчеты производят по эквивалентному
сечению.

Высота
эквивалентного сечения:

Расчетное
сечение показано на рисунке 2.2.

Ширина
нижнего сечения сделана больше

чем
ширина верхнего, размещения колес
электротали.

Расстояние
между стенками принято стандартным,
что позволяет выполнять диафрагмы

без
обрезки по длине. Диафрагмы к верхнему
растянутому поясу не приваривают.

Свес
пояса над стенкой обеспечивает удобство
автоматической сварки.

Координаты
центра тяжести сечения.

Момент
инерции определяем, пренебрегая
собственными моментами инерции поясов.

2.2
Проверка статического прогиба.

Эпюра
изгибающих моментов аналогична
приведенной на рисунке.

Расчетная
длина стрелы:

Расстояние
между подшипниками:

Принимаем

Диаметр
колонны:

Dкол=0.5

Принимаем
Dкол=300мм

Толщина
стенки колонны:

кол=(0.05…0.08)Dкол=(0.05…0.08)*300=15…24мм

принимаем
кол=20мм

Момент
инерции колонны:

кол=0.32Dкол2*кол=0.32*3002*20=0.576*106мм4

Фактический
прогиб:

Допустимый
прогиб:

Как
видно фактический прогиб не превышает
допустимый.

2.3
Определение веса металлоконструкции.

Вес
стрелы:

Координаты
центра тяжести стрелы:

Вес
подвижной колонны

2.4
Проверка времени затухания колебаний.

Приведенная
масса, кг:

Жесткость:

Период
собственных колебаний:

Логарифмический
декремент затухания:

Начальная
амплитуда:

Время
затухания колебаний

2.5
Проверка прочности.

Допускаемое
нормальное напряжение:

Допускаемое
касательное напряжение, в том числе и
для сварных швов:

Расчет
в данном случае целесообразно начинать
с подвижной колонны, так как в опасном
сечении подвижной колонны действует
наибольший момент в вертикальной
плоскости.

Момент
инерции в опасном сечении:

Момент
сопротивления изгибу:

Напряжение
изгиба:

Условие
выполняется.

  1. Расчет опорных узлов.

3.1. Расчет
подшипников опорных узлов.

Определим
силы действующие на корпуса опор:

Расчет
подшипников производится на статическую
грузоподъемность, т.к. частота вращения
стрелы минимальна (n

10мин-1).

Для верхней опоры
выбираем сферический радиально-упорный
двухрядный шариковый подшипник.

Данный
тип подшипников допускает большие углы
перекосов во время работы крана.

Тип
подшипника 1310, статическая радиальная
грузоподъемность
.

Условие пригодности
подшипника:

Кне
=0.63

Выбранный
подшипник проходит по статической
грузоподъемности.

Нижняя опора
состоит из двух подшипников: упорного
и сферического.

Сферический
подшипник работает в тех же условиях,
что и подшипник верхней опоры.
Соответственно принимаем подшипник
1310.

Упорный
подшипник выбирается так же из условий
статической грузоподъемности. В данном
случае также необходимо обеспечить
геометрическую совместимость двух
подшипников в одном опорном узле.

Тип
8204 Н
.

15918Н

22400Н

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий