Підвищення надійності асинхронних електродвигунів для сільськогосподарського виробництва шляхом впровадження магніторідинних герметизаторів

Abstract

Підвищення надійності сільськогосподарського обладнання є актуальним завданням. З цих позицій важливо розглянути експлуатацію асинхронних електродвигунів (АД). Дані електродвигуни застосовуються у важких умовах експлуатації та мають досить високий рівень аварійності. Одним із шляхів продовження експлуатаційного циклу є практично повне запобігання потраплянню забруднюючих речовин усередину АД. Забезпечити необхідний рівень герметичності можна застосуванням нового типу ущільнень – магніторідинних герметизаторів. Метою даної роботи є комп'ютерне моделювання і дослідження просторового розподілу в активній області герметизатора обертового валу магнітного поля, магнітних сил, що діють на магнітні частинки мікронного розміру, а також швидкості магнітофоретичного руху частинок під дією цих сил. У цьому використовується чисельний метод кінцевих елементів, реалізований у пакеті програм Comsol. У роботі отримано такі основні результати. Виконаний за допомогою програми Comsol кінцево-елементний розрахунок розподілу магнітної індукції в активній зоні герметизатора зі збільшеним зазором (0,8 мм) для двох випадків – 1) коли вал, що обертається, є гладким і 2) за наявності дефекту на валу. Вперше аналітично розглянуто режим, коли в робочу магнітну рідину додатково вводяться магнітні частинки мікронного розміру згідно з патентом України № 10642. Показано розподіл зон, що характеризуються максимальною локальною неоднорідністю цього поля, що визначає величину та напрямок магнітної сили, що діє на мікроскопічні частинки магнітної рідини. Отримано розрахунковим шляхом розподіл магнітної сили, що діє на мікрочастинки різного діаметра (0,1–10 мкм), та швидкості руху цих частинок під дією цієї сили. Показано, що ці частинки концентруються в зонах з неоднорідним полем – у кутових зона зубців магнітної системи та поблизу дефекту на валу, причому характерний час перебігу перехідного процесу для частинок діаметром 0,1, 1 та 10 мкм становить відповідно 630, 6,3 та 0,063 хв. Додавання мікронних частинок до робочого зазору герметизатора дозволяє збільшити до трьох разів величину даного зазору при збереженні надійності в експлуатації. Виконаний розрахунок показав можливість застосування технології згідно з патентом України № 10642. Використання МРГ з підвищеними проміжками довели адекватність розробленої математичної моделі.