محركات المغزل المبردة في الهواء: كشفت مبادئ العمل

في عالم عمليات التصنيع والآلات الحديثة ، تلعب محركات المغزل دورًا محوريًا. إنها قلب أدوات الآلة ، وهي مسؤولة عن قيادة أدوات القطع بسرعات عالية بدقة. من بين أنواع مختلفة من محركات المغزل المتاحة ، اكتسبت محركات المغزل المبردة في الهواء شعبية كبيرة بسبب خصائصها الفريدة ومبادئ العمل. تهدف هذه المقالة إلى استكشاف مبادئ عمل محركات المغزل المبردة بشكل شامل ، إلى جانب بناءها ، ومزاياها ، وتطبيقات ، وجوانب الصيانة.

الهيكل الأساسي لمحركات المغزل المبردة بالهواء

الجزء الثابت

الجزء الثابت هو أحد المكونات الأساسية لمحرك المغزل المبرد بالهواء. يتكون من نواة حديدية مغلفة مع لفات النحاس الجرح حوله. تتمثل الوظيفة الأساسية في الجزء الثابت في إنشاء مجال مغناطيسي دوار عند تطبيق تيار متناوب (AC) على اللفات. هذا المجال المغناطيسي بمثابة القوة الدافعة لعملية تشغيل المحرك. تم تصميم جوهر الحديد المصفوفة لتقليل الخسائر التيار الدوامة ، والتي يمكن أن تؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة وخفض الكفاءة. يتم تصميم لفات النحاس بعناية لحمل التيار الكهربائي وإنتاج التدفق المغناطيسي المطلوب.

الدوار

الدوار هو الجزء الدوار من محرك المغزل. عادة ما يكون مصنوعًا من مادة مغناطيسية ، مثل الحديد ، ويتم تركيبها على رمح. تم تصميم الدوار للتفاعل مع المجال المغناطيسي الناتج عن الجزء الثابت. في معظم محركات المغزل المبردة بالهواء ، يحتوي الدوار على مغناطيس دائم أو تم تصميمه كدوار سنجاب - قفص. في حالة Squirrel - قفص الدوار ، فإنه يتكون من قضبان موصلة قصيرة - داكنة في كلا الطرفين. عندما يقطع المجال المغناطيسي الدوار من الجزء الثابت من خلال موصلات الدوار ، يتم إنشاء تيار مستحث في الدوار ، والذي بدوره يخلق مجالًا مغناطيسيًا. يؤدي التفاعل بين المجال المغناطيسي للثابت والمجال المغناطيسي للدوار إلى تدوير الدوار.

تعد المحامل مكونات حاسمة في محركات المغزل المبردة في الهواء لأنها تدعم العمود وتمكين الدوران السلس. يتم استخدام محامل الدقة عالية لضمان احتكاك منخفض والحد الأدنى من الاهتزاز أثناء التشغيل. تم تصميم هذه المحامل لتحمل السرعات العالية والأحمال الشعاعية والمحورية المرتبطة بتشغيل محرك المغزل. هناك أنواع مختلفة من المحامل المستخدمة في محركات المغزل ، مثل محامل الكرات ومحامل الأسطوانة. تُستخدم محامل الكرة بشكل شائع لتطبيقات السرعة العالية نظرًا لقدرتها على التعامل مع سرعات دورانية عالية مع احتكاك منخفض نسبيًا. محامل الأسطوانة ، من ناحية أخرى ، أكثر ملاءمة للتطبيقات التي تتطلب حمولة أعلى - قدرة حمل.

نظام التبريد

نظام التبريد هو ميزة مميزة لمحركات المغزل المبردة بالهواء. كما يوحي الاسم ، تستخدم هذه المحركات الهواء كوسيلة تبريد. يتكون نظام التبريد عادة من زعانف أو قنوات على السكن المحرك. تزيد هذه الزعانف من مساحة سطح المحرك ، مما يسمح بتبديد حرارة أفضل إلى الهواء المحيط. في بعض الحالات ، يمكن استخدام مروحة خارجية لإجبار الهواء فوق غلاف المحرك ، مما يعزز تأثير التبريد. يعد نظام التبريد ضروريًا لمنع المحرك من ارتفاع درجة الحرارة أثناء التشغيل المستمر. يمكن أن يؤدي ارتفاع درجة الحرارة إلى انخفاض في أداء المحرك ، وانخفاض العمر ، وحتى فشل المحرك.

مبادئ العمل لمحركات المغزل المبردة في الهواء

الحث الكهرومغناطيسي

في دوار السنجاب - القفص ، يتسبب EMF المستحث في تدفق التيار من خلال الموصلات القصيرة الدائرية. يعاني هذا الموصل الحالي - الذي يحمل ، في وجود المجال المغناطيسي لجهاز الثابت ، من قوة وفقًا لقانون قوة لورنتز. القوة التي تمارسها على الموصلات الدوار تسبب الدوار لتدوير. يتم تحديد اتجاه دوران الدوار من خلال تفاعل الحقول المغناطيسية للثابت والدوار ويمكن عكسه عن طريق تغيير تسلسل الطور لتزويد التيار المتردد إلى لفائف الجزء الثابت.

التحكم في السرعة

يمكن التحكم في سرعة محرك المغزل المبرد في الهواء بعدة طرق. طريقة واحدة شائعة هي من خلال محركات التردد المتغيرة (VFDs). تعدل VFDs تواتر طاقة التيار المتردد المقدم للمحرك. وفقًا لصيغة السرعة المتزامنة  حيث تكون N _s هي السرعة المتزامنة في الثورات في الدقيقة (RPM) ، فإن F هو تواتر مصدر الطاقة في Hertz ، و P هو عدد أزواج القطب للمحرك. عن طريق تغيير التردد f ، يمكن ضبط السرعة المتزامنة للمحرك.

طريقة أخرى للتحكم في السرعة هي باستخدام المحركات المتغيرة. تم تصميم هذه المحركات مع مجموعات متعددة من لفات الثابت التي يمكن توصيلها في تكوينات مختلفة لتغيير عدد أزواج القطب P عن طريق تغيير عدد أزواج القطب ، يمكن تغيير السرعة المتزامنة للمحرك. ومع ذلك ، فإن المحركات المتغيرة - توفر محركات التغيير فقط إعدادات سرعة منفصلة ، في حين توفر VFDs تحكمًا مستمرًا في السرعة على نطاق واسع.

توليد عزم الدوران

عزم الدوران هو القوة الدورية التي ينتجها محرك المغزل لدفع أداة القطع. يرتبط عزم الدوران الناتج عن محرك مغزل مبرد الهواء بالتفاعل بين الحقول المغناطيسية للثابت والدوار. عزم الدوران مع ناتج التدفق الثابت يتناسب   المغناطيسي

K هذا يعتمد على بناء المحرك. رياضيا 

تعتبر محركات المغزل المبردة بالهواء أكثر تكلفة - فعالة مقارنةً بنظيراتها المبردة السائلة. إن عدم وجود نظام تبريد سائل معقد ، بما في ذلك المضخات والمبادلات الحرارية وخزانات سائل التبريد ، يقلل من التكلفة الأولية للمحرك. بالإضافة إلى ذلك ، فإن تكاليف الصيانة المرتبطة بالمحركات المبردة بالهواء أقل حيث لا توجد حاجة للتعامل مع تسرب سائل التبريد ، أو استبدال سائل التبريد ، أو صيانة نظام التبريد السائل.

تصميم محركات المغزل المبردة بالهواء بسيط نسبيًا. نظام التبريد ، الذي يتكون بشكل أساسي من الزعانف أو القنوات على السكن المحرك ، وفي بعض الحالات ، يكون مروحة خارجية ، واضحة وسهلة الفهم. هذه البساطة في التصميم لا تجعل المحركات أكثر موثوقية فحسب ، بل تجعل التصنيع والإصلاح أسهل أيضًا.

غالبًا ما تكون محركات المغزل المبردة في الهواء أكثر إحكاما في الحجم مقارنة بالمحركات المبردة السائلة. يسمح عدم وجود نظام تبريد كبير سائل بتصميم أكثر فعالية. هذا الحجم المدمج مفيد في التطبيقات التي تكون فيها المساحة محدودة ، كما هو الحال في مراكز التصنيع الصغيرة أو أدوات الآلات المحمولة.

يعد تبريد الهواء طريقة تبريد صديقة للبيئة لأنه لا يتطلب استخدام سوائل التبريد. يمكن أن تكون سوائل التبريد ضارة بالبيئة إذا لم يتم التخلص منها بشكل صحيح. تقضي محركات المغزل المبردة في الهواء على الحاجة إلى مثل هذه السوائل ، مما يجعلها خيارًا أكثر استدامة لعمليات التصنيع.

في مراكز التصنيع CNC (التحكم في CNC) ، تُستخدم محركات المغزل المبردة في الهواء على نطاق واسع. توفر هذه المحركات دوران عالي السرعة المطلوب للتصنيع الدقيق لمختلف المواد ، بما في ذلك المعادن والبلاستيك والمركبات. تتيح القدرة على التحكم في سرعة وعزم دوران محرك المغزل بدقة إنشاء أشكال معقدة وتشطيبات عالية الجودة.

كما تستخدم محركات المغزل المبردة في الهواء بشكل شائع في آلات النجارة. يتم استخدامها لقيادة شفرات المنشار وأجهزة التوجيه وأدوات القطع الأخرى. تتيح التشغيل العالي السرعة لمحرك المغزل القطع وتشكيل الخشب الفعال ، مما يؤدي إلى أسطح ناعمة وقطع دقيقة.

في تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة (PCBS) ، يتم استخدام محركات المغزل المبردة في الهواء لعمليات الحفر والطحن. يعد التحكم الدقيق في السرعة وعزم الدوران ضروريًا لإنشاء ثقوب صغيرة وأنماط معقدة على مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور. إن الحجم المدمج والتكلفة - فعالية محركات المغزل المبردة بالهواء يجعلها مناسبة للاستخدام في معدات تصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

في المعدات الطبية والطبية ، مثل مسارات الأسنان والتدريبات الجراحية ، غالبًا ما تستخدم محركات المغزل المبردة في الهواء. تحتاج هذه المحركات إلى العمل بسرعات عالية مع انخفاض مستويات الاهتزاز والضوضاء. يساعد نظام تبريد الهواء على الحفاظ على برودة المحرك أثناء التشغيل المستمر ، مما يضمن أداءً موثوقاً في هذه التطبيقات الحساسة.

يعد التنظيف المنتظم لمحرك المغزل المبرد بالهواء ضروريًا لضمان التشغيل المناسب. يمكن أن يتراكم الغبار والحطام على الإسكان المحرك والزعانف والمكونات الأخرى ، مما يقلل من كفاءة نظام التبريد. يمكن لتنظيف المحرك بفرشاة ناعمة أو الهواء المضغوط إزالة هذه الملوثات والحفاظ على تبديد الحرارة الأمثل.

يعد تزييت المحمل الصحيح أمرًا بالغ الأهمية للتشغيل السلس لمحرك المغزل. يجب تشحيم المحامل على فترات منتظمة وفقًا لتوصيات الشركة المصنعة. يمكن أن يساعد استخدام النوع الصحيح من مواد التشحيم وتطبيق المبلغ المناسب في تقليل الاحتكاك ، وتمديد عمر المحامل ، ومنع فشل تحمل.

تعد مراقبة المحرك من أجل الاهتزاز المفرط والضوضاء جزءًا مهمًا من الصيانة. يمكن أن يشير الاهتزاز أو الضوضاء غير العادية إلى مشاكل مثل تحمل التآكل أو الاختلال أو المشكلات الكهربائية. إذا تم اكتشاف مثل هذه المشكلات ، فيجب فحص المحرك وإصلاحه على الفور لمنع مزيد من الضرر.

تعد محركات المغزل المبردة في الهواء جزءًا لا يتجزأ من عمليات التصنيع والتصنيع الحديثة. تمكنهم مبادئ عملهم ، استنادًا إلى الحث الكهرومغناطيسي ، من توفير دوران عالي السرعة مع التحكم الدقيق في السرعة والعزم. إن مزايا محركات المغزل المبردة بالهواء ، مثل التكلفة - فعالية ، وبساطة التصميم ، والحجم المدمج ، والود البيئي ، تجعلها مناسبة لمجموعة واسعة من التطبيقات ، من مراكز تصنيع CNC إلى معدات الأسنان. يعد الصيانة السليمة لهذه المحركات ، بما في ذلك التنظيف المنتظم ، وتزييت الحمل ، ومراقبة الضوضاء ، وفحص نظام التبريد ، ضروريًا لضمان تشغيلها الموثوق والطويل على المدى الطويل. مع استمرار التقدم في التقدم ، من المحتمل أن ترى محركات المغزل المبردة في الهواء مزيد من التحسينات في الأداء والكفاءة ، مما يساهم في النمو والابتكار في صناعة التصنيع.