Наладка электромагнитов и электромагнитных муфт


СОДЕРЖАНИЕ:

Размещено на реф.рф
Эти ЭМ совершают определœенную работу и в связи с этим рассчитываются на определœенную силу и перемещение;

специальные, которые используются в ускорителях элементарных частиц, медицинской аппаратуре и др.

По роду тока в обмотке различают ЭМ постоянного и переменного токов. ЭМ постоянного тока делят на нейтральные, не реагирующие на полярность управляющего сигнала, и поляризованные, реагирующие на полярность сигнала (когда на якорь действуют два независящих друг от друга потока).

По конструктивному исполнению различают следующие типы ЭМ.

ЭМ с неподвижным сердечником создает большое усилие, значение которого возрастает по мере приближения якоря к сердечнику. Длинноходовые системы позволяют получить относительно большой ход якоря (до 200 мм) за счёт удлинœения катушки.

Эти ЭМ применяются в установках, работающих в режиме кратковременной нагрузки, ᴛ.ᴇ. когда ток, проходящий через катушку, имеет большое значение, но не вызывает ее перегрева.

С поперечным движением — якорь движется в поперечном направлении к средней линии между полюсами. Практическое использование получили следующие формы магнитных систем:

с выступающим якорем (рис. 15.1, ж) — применяется при углах поворота якоря 25. 40°;

с вытягивающимся якорем (рис. 15.1, з) — применяют при углах поворота якоря 10. 15 °. Позволяют получить тяговую характеристику любой формы (возрастающую, спадающую с любым углом наклона), что обеспечивается соответствующим выбора профиля якоря.

В этих системах якорь подвешивается на пружинœе, а рабочий угол поворота якоря выбирается таким, чтобы он не занимал крайних положений против полюсов.

Рассмотренные системы с движущимся в поперечном направлении якорем применяются в автоматических регуляторах, когда требуется получить большое значение коэффициента возврата. Вместе с тем, их удобно использовать в устройствах, работающих на постоянном токе (при переменном токе могут возникнуть вибрации якоря, в то время как зазор между полюсами и якорем должен быть постоянным).

ЭМ состоит из магнитопровода и собственно катушки.

Магнитопровод. В ЭМ постоянного тока магнитопровод выполняется сплошным из полосового или круглого материала — технически чистого желœеза марок Э, ЭА и ЭАА. Высокочувствительные электромагниты имеют магнитопровод из желœезоникелœевых и желœезоникелькобальтовых сплавов, это пермаллои марок 79НМ, 79НМА и гайперники марок 50НП, 45Н, 45НП. Широкое применение в магнитопроводах быстродействующих ЭМ нашли легированные кремнием стали марок Э11, Э21 и т.д. Легирование электротехнических сталей кремнием обусловливает значительное повышение электросопротивления. При этом уменьшаются потери энергии на вихревые токи, что позволяет применять сталь в более мощных устройствах, работающих на переменном токе.

Магнитопроводы ЭМ переменного тока выполняют шихтованными, т. е. собирают из пластин, штампуемых из листового материала толщиной 0,3. 0,5 мм. Материалами бывают: горяче- и холоднокатаная электротехническая сталь марок Э11. Э43, Э1100, Э310 и др.

В некоторых случаях магнитопроводы ЭМ постоянного тока также делают шихтованными для устранения вихревых токов, возникающих в процессе включения и выключения. Иногда в целях экономии небольшие ЭМ переменного тока изготовляют из сплошного материала толщиной 2. 3 мм.

Катушка. По своей конструкции катушки бывают каркасными и бескаркасными, а по форме — круглого и прямоугольного сечения. Каркасная катушка состоит из каркаса и обмотки. На одном каркасе должна быть несколько обмоток, уложенных рядами. Бескаркасная катушка проще каркасной. Отсутствие каркаса позволяет полностью использовать намоточное окно.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ МУФТЫ — понятие и виды. Классификация и особенности категории «ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ МУФТЫ» 2020, 2020.

Читайте также

Сцепные муфты. Электромагнитные порошковые муфты. Принцип работы их основан на зависимости вязкости ферромагнитных частиц от интенсивности напряженности электромагнитного поля. Применяются в механизмах перемещения, носителях информации, в механизмах. [читать подробнее].

Назначение и конструктивные особенности электромагнитных муфт и тормозов буровых установок. Электромагнитная муфта скольжения (ЭМС) (рис. 3, а) содержит две вращающиеся части – цилиндрический якорь 2 и индуктор 4, механически не связанные между собой. Одна. [читать подробнее].

Электромагнитные муфты – это электромагнитные аппараты, предназначенные для разрыва или переключения механической связи между двумя валами – ведущим ( со сторо ны серводвигателя ) и ведомым ( со стороны манипулятора насоса ). Муфты выпускаются двух типов: МЭС. [читать подробнее].

Как отремонтировать электромагнитную муфту

Без электромагнитных муфт размыкание и замыкание кинетических цепей не происходит, так как все это должно происходить без остановки вращения, к примеру, возьмем коробку передач в машинах типа МКПП (механическая коробка переключения передач), также используются в станках для запуска и реверсирования, а также торможения приводов. Муфты позволяют запустить двигатель машин и станков отдельно от других частей оборудования или автомобиля, без них пусковой ток тратился очень неразумно, а также такое устройство позволяет машинам плавно без рывков разгоняться и тормозить на больших скоростях. Очень важное значение имеет данное устройство в двигателях автомобилей, он позволяет снять число включений.

Электромагнитные муфты работают по следующим принципам. Их бывают несколько следующих типов: муфты вязкого и сухого трения и муфты скольжения, а также муфты с порошком.

Муфты, имеющие тип вязкого трения, состоят из полумуфт, называющимися ведомый и ведущий, между которыми есть зазор. Его заполняют ферритовым железом или же графитом, так как данные вещества позволяют создавать цепочку из элементарных магнитов. Весь механизм работает следующим образом, вещество, заполненное между полумуфтами, под воздействием магнита схватывает обе полумуфты, и тогда они вращаются как единые целые, при выключении тока, магнитное поле пропадает, ведомый и ведущий отцепляются друг от друга.

Муфты типа сухого трения. У таких муфт имеются диски трения. Когда подают ток в обмотку, эти диски начинают сжиматься, при этом между ними происходит трение, в конце концов они слипаются.

Следующий тип это муфты скольжения. Они имеют такое тип строения, имеются две зубовидные муфты, под воздействием тока в катушке возникает магнитное поле, и при вращении полумуфт появляется электродвижущая сила, которая и вращает ведомую муфту. Данный тип муфт очень не надежны так как, такие электромагнитные муфты при резких скачках напряжения не могут корректно среагировать.

Электромагнитные муфты типа порошковые. Две полумуфты скрепляются между собой за счет увеличения магнитного потока в зазоре. Зазор на этот раз заполняют не ферромагнитной жидкостью, а порошком, в частности карбонильное железо. Однако, муфты такого типа могут разрушиться из за слипания и трения частиц порошка, чтобы такого не было добавляют жидкие синтетические масла ( подойдут промышленное масло), или же порошки другого металла.

Электромагнитная муфта серии ЭТМ

( Муфты электромагнитные серии Э1ТМ , аналог ЭТМ)

ЭТМ (Э1ТМ). 2, ЭТМ (Э1ТМ). 4, ЭТМ (Э1ТМ). 6.

с магнитопроводящими дисками

Муфты трения электромагнитные ЭТМ07. ЭТМ08. ЭТМ09. ЭТМ10. ЭТМ11. ЭТМ12. ЭТМ13. ЭТМ14. имеют «жесткую» волну на наружных дисках и спиральные маслораспределительные канавки на фрикционных поверхностях, обеспечивающие быстрое и четкое расцепление дисков при отключении муфты, малую величину остаточных моментов и высокие значения вращающего (динамического) момента при механических переходных процессах (разгоне, торможении, реверсировании нагрузки).
Остаточный момент покоя («момент срыва») составляет 1—1,5 % от передаваемого, остаточный момент вращения 0,2—0,5% (меньшие значения относятся к большим муфтам).
Вращающий момент составляет более 60% от номинального момента.
Конструкция тормозных муфт ЭТМ . 6 отличается улучшенным саморазмагничиванием, малым моментом инерции ведомой части (внутренние диски и втулка), повышенным быстродействием и малой температурой перегрева.
Благодаря указанным свойствам муфты серии ЭТМ обеспечивают быстрый разгон (реверс) механизмов под нагрузкой, интенсивное торможение, четкое переключение передач, малые потери на холостом ходу и при правильном выборе и монтаже отличаются долговечностью и надежностью в работе.

Запчасти к электромагнитной муфте ЭТМ с магнитопроводящими дисками

Тип муфты

05

06

07

08

09

10

11

12

13

14

15

ЭТМ

09

4

Н

5

УХЛ4

Климатическое исполнение и категория размещения

Длина выводов в дециметрах (для ЭТМ. 4)

Условное обозначение вида отверстия:
А — гладкие посадочные отверстия
Н — шлицевые отверстия, отцентрированные по наружному диаметру
В — шлицевые отверстия, отцентрированные по внутреннему диаметру

Условное обозначение размера отверстия:
смотри таблицы ниже (0 — специальное, оговаривается при заказе)

Исполнение:
2 — контактная
4 — бесконтактная
6 — тормозная

Габарит: 05, 06, 07, 08, 09, 10, 11, 12, 13, 14, 15

Серия электромагнитных муфт трения

Пример условного обозначения электромагнитной фрикционной муфты 09 габарита (с номинальным значением передаваемого момента 10 кГм), в бесконтактном исполнении, со шлицевым отверстием второго размера (28x34x6) с посадкой по наружному диаметру, с выводами длиной 500 мм:
Электромагнитная муфта трения ЭТМ094-2Н5
то же со специальным отверстием:
Электромагнитная муфта трения ЭТМ094-0Н5

Если заказывается муфта со специальным отверстием, то указывается его размер и допуск в цифрах.

Электромагнитные муфты фрикционные многодисковые серии ЭТМ (Э1ТМ). 2, ЭТМ (Э1ТМ). 4, ЭТМ (Э1ТМ). 6.

1. НАЗНАЧЕНИЕ

1.1. Муфты электромагнитные фрикционные многодисковые серии ЭТМ с магнитопроводящими дисками предназначены для автоматического и дистанционного управления приводами различных машин и механизмов.

1.2. Муфты рассчитаны для работы в районах с умеренным и холодным климатом (исполнение УХЛ) и во всех районах на суше (исполнение О), кроме районов с очень холодным климатом, в помещениях с искусственно регулируемыми климатическими условиями (категория 4), а также в помещениях с повышенной влажностью (категория 5), при этом нижнее значение температуры такое же, как и для категории 4. Категории и исполнения по ГОСТ 15150—69.

  • высота над уровнем моря не более 1000 м;
  • окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая агрессивных паров и газов в концентрациях, разрушающих металлы и изоляцию, а также тумана и брызг токопроводящих жидкостей и токопроводящей пыли;
  • место установки муфт должно быть защищено от попадания воды и эмульсии;
  • допустимая вибрация мест крепления муфт с частотой до 60 Hz при ускорении не более 1g;
  • рабочее положение в пространстве горизонтальное. Допускается установка муфты с вертикальным положением оси вращения;
  • муфты должны эксплуатироваться только в масляной среде (индустриальное масло).

1.3. Пример условных обозначений муфт:

ЭТМ 072А 2УХЛ4 — муфта 07-го габарита, контактная, со шпоночным посадочным отверстием 2-го ряда, исполнение УХЛ, категория 4;

ЭТМ 124-1-04—муфта 12-го габарита, бесконтактная, со шлицевым посадочным отверстием 1-го ряда, исполнение О, категория 4;

ЭТМ 136-3-04—муфта 13-го габарита, тормозная, со шлицевым посадочным отверстием 3-го ряда, исполнение О, категория 4.

2. ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

2.1. Классификация муфт приведена в таблице №1.

2.2. Питание муфт осуществляется от сети постоянного тока или от сети переменного тока через двухполупериодный выпрямитель.

Для муфт 05 — 07-го габаритов необходимо фильтровать пульсации на выходе выпрямителя. Величина фильтрующей емкости должна быть 1500 — 2000 μF.

2.3. Основные технические характеристики приведены в таблице №2.

2.4. Габаритные, установочные и присоединительные размеры приведены на рис. 1 — 4 и в таблице №3.

Рис. 1. Муфты контактные: Рис. 2. Муфты бесконтактные:

*2 отв.; ** n пазов I — см. рис. 1; *2 отв.; **3 отв.

Рис. 4 Гладкое посадочное отверстие

Рис. 3. Муфты тормозные:

I — см. рис. 1; II — см.рис. 2; *2 отв.


Таблица №4

Таблица №5

3. УСТРОЙСТВО И РАБОТА

3.1. Муфта (рис. 1, 2, 3) состоит из следующих основных частей:

корпуса 1, пакета фрикционных дисков (внутренних 2 и наружных 3) и якоря 4. Муфта собрана на общей втулке 5, сидящей на ведущем (ведомом) валу.

С ведомым (ведущим) валом связан поводок 6 (в комплект поставки не входит), который соединяется с наружными дисками. Внутренние диски связаны со втулкой. Катушка возбуждения 8 муфты закреплена в корпусе 1 (для контактных и тормозных муфт) или в держателе 10 (для бесконтактных муфт).

Выводные концы катушек бесконтактной и тормозной муфт выведены наружу через специальное отверстие в держателе 10 или корпусе 1.

В контактной муфте один выводной конец катушки присоединяется к контактному кольцу 7, другой — к корпусу 1.

3.2. При подаче напряжения на катушку муфты якорь притягивается к корпусу и сжимает пакет фрикционных дисков, в результате чего момент передается с ведущего вала на ведомый.

3.3. Токоподвод контактных муфт осуществляется при помощи щеткодержателя 9.

4. РАЗМЕЩЕНИЕ И МОНТАЖ

4.1. Муфты можно устанавливать как на горизонтальных, так и на вертикальных валах.

При монтаже на вертикальном валу электромагнитная муфта, начиная с 10-го габарита, ставится якорем вниз.

Муфту меньшего габарита допускается монтировать на вертикальном валу с верхним расположением якоря. Так как при монтаже на вертикальном валу значение остаточного момента будет выше, чем при монтаже на горизонтальном валу, то во избежание перегрева предельная частота вращения должна быть не более 30% (при верхнем расположении якоря) и не более 60% (при нижнем расположении якоря) значения, указанного в табл. 2.

4.2. При монтаже втулка муфты жестко связывается с ведущим (ведомым) валом при помощи шлицев или шпонки (рис. 4).

Держатель бесконтактной муфты крепится при помощи винтового соединения (отверстие d 1 , рис. 2).

4.3. Магнитопроводящие детали механизмов должны располагаться на расстоянии не менее 4—10mm (в зависимости от габарита муфты) от рабочего воздушного зазора.

4.4. Втулка муфты и поводок должны размещаться соосно с достаточной степенью точности. Рекомендуется выдерживать соосность в пределах 0,01 — 0,05 mm (в зависимости от габарита муфты). Чем выше частота вращения, тем меньше допустимое отклонение по соосности.

Каждый электрик должен знать:  Тормозные режимы работы двигателя с параллельным возбуждением

4.5. Шейки валов, предназначенные для муфт, не должны иметь биение более 0,02 mm.

4.6. Подача масла к муфте должна осуществляться по каналам вала или поливом.

5. МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ

5.1. Отрицательный полюс источника питания контактных муфт следует соединить с корпусом муфты.

5.2. В схеме питания необходимо предусмотреть защиту катушки от перенапряжения, возникающих при коммутации муфты.

5.3. Осмотр и ремонт следует производить при отключенной муфте.

6. ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ

6.1. Перед установкой муфты осмотрите ее и проверьте комплектность.

6.2. Расконсервацию производите в таком порядке:

  • погрузите муфту в ванночку с индустриальным маслом, нагретым до температуры 70 °С;
  • протрите муфту ветошью, смоченной в бензине или растворителе, а затем насухо.

6.3. После установки муфты проверьте;

свободно ли перемещаются в поводке наружные диски;

величину зазора δ (см. рис. 2 и табл. 3) немагнитным щупом при номинальном напряжении.

7. ВОЗМОЖНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ И СПОСОБЫ ИХ УСТРАНЕНИЯ

Муфта не срабатывает

Проверьте токоподвод, устраните разрыв

Повышенный остаточный момент

Недостаточно свободное перемещение дисков в поводкеи на втулке из-за перекоса

Осмотрите диски, устраните перекос

Муфта передает полный момент при отключении

Поломан диск; заклинило поводок

Замените диски; устраните заклинивание

8. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ

8.1. В процессе эксплуатации муфта не требует регулировки, но необходимо следить за:

  • величиной износа фрикционных дисков и щетки, чистотой и температурой масла;
  • температурой катушки.

8.2. Износ дисков контролируйте по их толщине. Если он превышает 20% первоначальной толщины, диск рекомендуется изменить.

8.3. Износ щетки контактной муфты контролируйте по запасу хода этой щетки. Если при повороте щеткодержателя (при вывертывании) на один оборот контакт прерывается, щетку замените новой.

8.4. Температура масла должна быть 25—55 °С. Масло не должно содержать металлических примесей (мелкая стружка, чугунная пыль и т.п.). Для очистки масла рекомендуется применять магнитные фильтры.

8.5. Установившаяся температура катушки, измеренная методом сопротивления, не должна превышать 110 °С.

9. ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ, ХРАНЕНИЕ, ГАРАНТИЙНЫЕ ОБЯЗАТЕЛЬСТВА

9.1. Муфту следует транспортировать и хранить в упаковке предприятия-изготовителя, предохраняющей ее от поломок и атмосферных осадков.

9.2. Муфту можно транспортировать только крытым транспортом при температуре от минус 50 до плюс 50 °С, относительной влажности 80% при температуре 20 °С (для муфт исполнения УХЛ) и при температуре от минус 40 до плюс 60 °С, относительной влажности 90% при температуре 27 °С (для муфт исполнения О).

9.3. Муфту следует хранить в закрытом вентилируемом помещении при температуре воздуха от минус 50 до плюс 40 °С и относительной влажности не более 80% при температуре 20 °С.

9.4. Хранение химикатов, кислот, щелочей, аккумуляторов в одном помещении с упакованной муфтой, а также резкие колебания температуры и влажности воздуха не допускаются.

9.5. Срок гарантии устанавливается — 2 года со дня установки муфты в месте её эксплуатации, при условии установки не позднее 6-ти месяцев со дня получения муфты потребителем.

Электромагнитные муфты

Электромагнитные муфты применяют для замыкания и размыкания кинематических цепей без прекращения вращения, например в коробках скоростей и передач, а также для пуска, реверсирования и торможения приводов станков. Применение муфт позволяет разделить пуск двигателей и механизмов, уменьшить время пускового тока, устранить удары как в электродвигателях, так и в механических передачах, обеспечить плавность разгона, устранить перегрузки, проскальзывания и др. Резкое уменьшение пусковых потерь в двигателях снимает ограничение по допустимому числу включений, что очень важно при цикличной работе двигателя.

Устройство, принцип действия и характеристики электромагнитных муфт.

Электромагнитные муфты, применяемые для автоматического управления, разделяются на муфты сухого и вязкого трения и муфты скольжения.

Муфта сухого трения производит передачу мощности с одного вала на другой через диски трения 3 (рис. 1,а). Диски имеют возможность перемещаться по шлицам оси вала и ведомой полумуфты. При подаче тока в обмотку 1 якорь 2 сжимает диски, между которыми возникает сила трения. Относительные механические характеристики муфты приведены на рис 1, б.

Муфты вязкого трения (см. рис. 1,в) имеют постоянный зазор δ между ведущей 1 и ведомой 2 полумуфтами. В зазоре с помощью обмотки 3 создаётся магнитное поле, которое воздействует на заполнитель (ферритовое железо с тальком или графитом) и образует элементарные цепочки магнитов (см. рис. 1,г). При этом заполнитель как бы схватывает ведомую и ведущую полумуфты. При выключении тока магнитное поле пропадает, цепочки разрушаются и полумуфты проскальзывают относительно друг друга. Относительная механическая характеристика муфты приведена на рис. 1, д. Эти электромагнитные муфты позволяют плавно регулировать скорость вращения при больших нагрузках на выходном валу.

Муфты электромагнитные

Муфты электромагнитные маслянные многодисковые серий ЭТМ, ЕТМ, Э11М, предназначены для автоматического и дистанционного управления приводами станков и других машин, широко применяются в автоматических коробках скоростей, механизмах подач и перемещений, в качестве тормозов, а также в качестве сцепных устройств.

Пример условного обозначения :

ЭТМ 104-1А
Э -электромагнитная,Т -трения, М -муфта
10 — цифра, обозначающая габарит электромагнитной муфты (например ЭТМ-09., ЭТМ-10., ЭТМ-11.,ЭТМ-12.),
Цифра, обозначающая конструктивное исполнение муфты:
..2 — муфты электромагнитные этм с контактным токоподводом (контактная электромагнитная муфта этм)
..4 — бесконтактные электромагнитные муфты этм
..6 — муфты с вынесенным токоподводом (тормозные электромагнитные муфты этм)
Цифра, обозначающая номер ряда посадочного отверстия муфты этм:
..1
Буква, обозначающая исполнение посадочного отверстия электромагнитной муфты под вал:
А— отверстие гладкое со шпоночным пазом, Н — отверстие шлицевое

Далее представлены технические характеристики муфт серий ЭТМ, ЕТМ, Э11М

Обозначения параметров электромагнитных муфт:
Мп — номинальный передаваемый момент
Мв — номинальный вращающий момент
t0.9 — время нарастания момента до 0,9МВ («время включения»)
t0.1 — время падения момента до 0,1МВ («время отключения»)
D — наибольший диаметр муфты
L — наибольшая высота муфты в сборе
А — посадочное отверстие гладкое
Н — посадочное отверстие шлицевое с центрированием по наружному диаметру
В — посадочное отверстие шлицевое с центрированием по внутреннему диаметру

Технические характеристики муфт ЭТМ, ЕТМ, Э11М

Габаритные размеры муфт ЭТМ, Э11М, ЕТМ

Посадочные отверстия муфт ЭТМ, Э11М, ЕТМ

Что такое муфта электромагнитная? Применение и ремонт

Муфта – передатчик вращающейся энергии от одного конца вала другому. Это устройство есть в большинстве электрических двигателей для распределения механической энергии. Универсальной муфты по конструкции не существует. Она может иметь различные формы и конструктивные особенности.

Устройство

Муфта электромагнитная, как и любая другая, представляет собой соединение следующих частей:

  • ведущей, собирающей на себя двигательную мощность;
  • ведомой, передающей эту мощность дальше органам регулирования.

Если эти части соединить, не смещая, то получится деталь постоянно соединительная.

В автомобилестроении широко применяются муфты, две главные части которых соединены под действием электрического поля и магнитного. Благодаря этому возникает подключение к двигателю без применения механической силы, также это дает возможность подключения в независимых друг от друга положениях. Иногда муфта электромагнитная позволяет регулирование вращательных частот в управляющей системе.

Муфты подразделяются следующим образом:

  • связь ведомой и ведущей частей осуществляется механически;
  • связь между основными частями осуществляется с помощью индукции. Такая связь возможна за счет магнитного поля.

К механическим относят:


  • фрикционную. Основные части этой муфты скрепляются электромагнитными усилиями. Они могут быть исполнены с различным числом дисков, а также иметь различную поверхность трения (коническую или цилиндрическую формы);
  • порошковую. В этих конструкциях ведомая с ведущей частью соединяются специальным ферромагнитным порошком, который заполняет пространство между составляющими механизма. Этот порошок намагничивается и плотно скрепляет части;
  • зубчатую (еще одно название — «кулачковая»). Под действием электромагнита основные две части скрепляются находящимися на них зубчиками.

К индукционным относится:

  • асинхронная. В этом механизме, благодаря вращательным движениям ведущей части, образуется электромагнитное воздействие в части ведомой. Данную деталь еще называют муфтой скольжения;
  • синхронная. За счет действия постоянных магнитов у разных концов этой детали, под воздействием пускания тока через катушку, происходит возникновение поля, скрепляющего обе ее части;
  • гистерезисная муфта электромагнитная. Как следует из названия, скрепление частей происходит явлением гистерезиса, когда магнитотвердое тело перемагничивается.

Любой их вышеперечисленных принципов работы не меняет главного назначения муфты: преобразования на входе механической энергии в нее же на выходе.

Для управляющих и автоматических систем могут использоваться все виды муфт.

Работа индукционных элементов соответствует работе электрическому двигателю. Поэтому наибольшее распространение получили следующие устройства:

  • ферропорошковые с электромагнитным управлением;
  • электромагнитные фрикционные муфты.

Ферропорошковая с электромагнитным управлением

У такой детали можно осуществить соединение частей как жестко, так и с проскальзыванием ведомой от ведущей. За счет этого возможна регулировка частоты вращения механизма привода без вмешательства в саму частоту вращения приводного двигателя.

Конструкция элемента следующая. Обе части муфты — это стальные цилиндры, которые представляют собой магнитопроводы. В ведомой части имеется паз, к которому подводят обмотку возбуждения. Она, в свою очередь, подключается к источнику питания при помощи контактных колец совместно со щеткой. Пространство между частями заполняют ферромагнитной смесью. Она может быть порошкообразной или жидкой.

Принцип работы

Когда к обмотке подают постоянное напряжение, то происходит образование тока, который образует возбуждающий поток. Проходит он по ферромагнетику и происходит намагничивание последнего, его частицы создают намагниченные цепочки. Располагаются цепочки по направлению магнитного поля и его силовых линий. Образовавшаяся сила притяжения от цепочек и скрепляет части муфты. Сцепляющая сила зависит от величины тока, который протекает по цепочкам. С увеличением воздействия тока происходит перенасыщение материала, сцепляющая сила уменьшается, таким образом, можно создать элемент с проскальзыванием.

Фрикционная

Когда происходит замыкание силы в механической связи, тогда деталь можно назвать фрикционной или муфтой трения. Соединить такую деталь возможно с двигателями, которые приводятся в действие под большой нагрузкой. Конструктивно данные элементы можно выполнить из одного или нескольких дисков с разной конструкцией поверхности трения: в форме цилиндра или конуса.

Принцип работы

Поверхности, подверженные трению, соединяются электромагнитным полем. Регулировать вращающий момент такой фрикционной муфты нельзя, он постоянный. Изменению под действием изменения величины тока он не подвержен. Усиливать мощность данная муфта может с коэффициентом более 30.

Электромагнитные элементы имеют подразделение в зависимости от области их применения.

Электромагнитная муфта ЭТМ

Защитить устройства и различные механизмы от перегрузок импульсных способна только эта деталь. Она уменьшает потери холостого хода. Это комплексно увеличивает вероятность пуска двигателя даже при повышенных нагрузках. Муфта электромагнитная подразделяется по исполнению на:

Муфта компрессора кондиционера

В передней части компрессора устанавливают именно ее. Состоит она из основных элементов: пластины, шкива, электромагнитной катушки.

Пластина присоединяется напрямую к валу, а катушка и шкив имеют расположение на передней крышке. Когда начинается подача питания, создающая магнитное поле, пластина притягивается к шкиву и вал компрессора приходит в движение. Шкив вращается совместно с пластиной.

Если сломалась электромагнитная муфта, ремонт ее можно осуществить самостоятельно. Для успешного ремонта надо правильно диагностировать причину неисправности. При поломке муфты компрессора может ощущаться запах горелого и слышаться шум. Обычно стук возникает при необходимости замены подшипника. Бывают такие неисправности, которые диагностировать сможет только мастер при наличии специального оборудования.

Если встал вопрос о замене такой детали, как электромагнитная муфта («ГАЗель» не исключение), то проблем с поиском необходимого оборудования не должно возникнуть. Хорошо, если поломка обнаружилась вовремя. Это позволит избежать дополнительных затрат при выходе из строя других, связанных частей двигателя.
Муфты на разное оборудование тоже разные, и чтобы не ошибиться при самостоятельной покупке, можно обратиться в сервисный центр.

Если электромагнитные муфты компрессора выходят из строя, то причины этому могут быть следующие:

  • поломка прижимной пластины, когда она неверно вставлена в зазор;
  • неисправна полностью муфта, она может «сгореть» и диагностика причины этого очень сложна;
  • подшипники шкива требуют замены.

Электромагнитная муфта вентилятора применяется в охлаждении компрессоров автомобилей или для поддержания определенной температуры двигателя.

Также она применяется для поддержания температуры в период холодного времени года, особенно если включен вентилятор. Помогает она снизить расход топлива путем сокращения мощности на приводе вентилятора.

Сервоприводы с электромагнитными муфтами

В сервоприводе с электромагнитными муфтами для вращения выходного вала используется энергия вращающегося с постоянной скоростью двигателя. Для этой цели часто применяют наиболее простой, дешевый и широко распространенный трехфазный асинхронный двигатель.

В схеме сервопривода с электромагнитными муфтами двигатель работает непрерывно, а по управляющему сигналу с его валом соединяется выходной вал.

Схема конструкции сервопривода с муфтами представлена на рис 1. работает она следующим образом. Двигатель 1 через редуктор 2 вращает шестерни 3, а, следовательно, и связанные с ними диски 4 электромагнитных муфт входной стороны. Пара дисков 5 муфт выходной стороны расположена соосно с дисками 4 муфт входной стороны.

Все диски выполнены из магнитомягкого материала. В полостях корпусов дисков 4 уложены обмотки 6 электромагнитов. Входными сигналами электромагнитных муфт (ЭММ) являются токи в обмотках электромагнитов.

При отсутствии входного сигнала между дисками 5 и 4 сцепления нет, и они не вращаются. при подаче тока в ЭММ1 ее диски 4 и 5 намагничиваются, и диск 5, имеющий свободу движения в осевом направлении, притягиваясь к диску 4, вступает в сцепление с ним через специальные фрикционные кольца. вращение шестерни 3 передается шестерне 8 и на выходной вал 9. при выключении тока пружина 7 отжимает диск 5 от диска 4, и сцепление нарушается.

При подаче входного сигнала в ЭММ 2 рабочий процесс протекает аналогично, только выходной вал в этом случае будет вращаться в другую сторону.

Кроме рассмотренной конструкции (с фрикционными дисками) существуют электромагнитные порошковые муфты. В таких муфтах промежуток между ведущей и ведомой частями механизмами заполняется специальной ферромагнитной массой, состоящей из частиц карбонильного железа, взвешенных в масле либо смешанных с порошком графита или талька. При включении электромагнита ферромагнитная масса оказывается в магнитном поле; частицы железа, располагаясь по силовым линиям поля, образуют цепочки. Масса как бы загустевает и осуществляет сцепление между ведущей и ведомой частями механизма.

Каждый электрик должен знать:  Мощность резистора обозначение на схеме, как увеличить, что делать, если нет подходящего

Когда магнитное поле снимается, на ведомую часть механизма передается только малый момент от трения в намагниченной массе. Сцепления в этом случае практически нет.

Сервопривод с электромагнитными муфтами имеет хорошие динамические свойства при разгоне, так как вращающийся двигатель и ведущие шестерни в момент подключения нагрузки имеют большой запас кинетической энергии. В момент отключения сцепления может сохраняться некоторое время за счет трения и оставшегося намагничивания. Для исключения запаздывания при отключении применяют торможение специальными тормозными устройствами.

Включение электромагнитов муфт осуществляется контактами реле.

Схема конструкции сервопривода с электромагнитными муфтами ЭММ 1 и ЭММ 2:

1- Двигатель; 2 — редуктор; 3,8 — шестерни; 4 — диски муфт входной стороны; 5 — пара дисков муфт выходной стороны; 6 — обмотки электромагнитов; 7 — пружины; 8 — шестерня; 9 — выходной вал.

Электромагнитные муфты управления

Для регулирования частоты вращения, вращающего момента на валу, для соединения и разъединения ведущего и ведомого валов применяются электрические аппараты в виде муфт с электрическим управлением. Эти муфты можно подразделить на индукционные и электромагнитные.

Индукционные муфты (рис. 18.1) по принципу действия аналогичны асинхронному двигателю с короткозамкнутым ротором. Приводной двигатель соединяется со сплошным якорем 1, ведомый вал связан с индуктором 2. Катушка возбуждения 4 создает постоянный магнитный поток 5, замыкающийся по якорю 1. При вращении якоря магнитное поле катушки индуктора пересекает цилиндрическое тело якоря, и в нем наводятся вихревые токи. Взаимодействие этих токов с магнитным полем создает силу, которая увлекает индуктор в направлении вращения якоря. Материал якоря должен обладать малым удельным электрическим сопротивлением, что обеспечивает возникновение достаточно больших вихревых токов, и высокой магнитной проницаемостью для получения возможно больших значений магнитного потока.

Рис. 18.1. Индукционная муфта:

1 — якорь; 2 -индуктор; 3 — магнитная система;

4 — катушка возбуждения; 5 — магнитный поток

Регулируя ток возбуждения и тем самым меняя магнитное поле, можно плавно регулировать в широких пределах частоту вращения и передаваемый вращающий момент ведомого вала.

На рис. 18.2 показаны механические характеристики индукционной муфты.

Рис. 18.2. Механические характеристики индукционной

муфты при различном токе возбуждения

Механические характеристики индукционной муфты существенно зависят от нагрузки. Поэтому для стабилизации скорости применяются специальные регулирующие устройства.

Более широко применяются электромагнитные муфты, в которых используется электромагнитное усилие притяжения между ферромагнитными телами. Эти муфты удобны в эксплуатации, имеют малые габаритные размеры и небольшое время срабатывания, передают большие мощности на валу при сравнительно малой мощности управления.

Простейшая конструкция электромагнитной фрикционной муфты представлена на рис. 18.3.

б
а

Рис. 18.3. Электромагнитная фрикционная муфта:

а — разрез муфты; б — поверхность трения

Постоянное напряжение подводится к щеткам, скользящим по контактным кольцам 1, соединенным с выводами обмотки 2. Обмотка имеет цилиндрическую форму и окружена магнитопроводом ведущей части 3 муфты. Направляющая втулка 7 имеет выступ 6, который входит в паз 8 полумуфты 5, которая может перемещаться вдоль оси, оставаясь соединенной с валом 10.

В обесточенном состоянии пружина 9 упирается в направляющую втулку 7, жестко закрепленную на валу 10, и отодвигает подвижную часть полумуфты 5 вправо. При этом поверхности трения (диски 4) не соприкасаются и ведомый вал 10 разобщен с ведущим валом 11.

При подаче на обмотку управляющего напряжения возникает магнитный поток Ф. На полумуфты 3, 5, выполненные из магнитомягкого материала, начинает действовать электромагнитная сила, притягивающая их друг к другу. Таким образом, полумуфты и обмотка представляют собой электромагнит. Между дисками 4, жестко связанными с деталями 3 и 5, возникает сила нажатия, обеспечивающая необходимую силу трения и их надежное сцепление.

В ферропорошковой муфте барабанного типа (рис. 18.4) ведущий вал 1 через немагнитные фланцы 2 соединен с ферромагнитным цилиндром (барабаном) 3.

Рис. 18.4. Электромагнитная ферропорошковая муфта барабанного типа

Внутри цилиндра располагается электромагнит 4, связанный с ведомым валом 6. Обмотка 5 электромагнита питается через контактные кольца. Внутренняя полость 7 заполнена ферромагнитным порошком (чистое или карбонильное железо) с зернами размером от 4-6 до 20-50 мкм, смешанными с сухим (тальк, графит) или жидким (трансформаторное, кремнийорганические масла) наполнителем.

При обесточенной обмотке и вращении ведущей части (барабана) электромагнит и ведомый вал остаются неподвижными, т.к. ферромагнитные зерна наполнителя свободно перемещаются относительно друг друга.

При подаче напряжения на электромагнит зерна ферромагнитного порошка теряют свободу перемещения под воздействием магнитного поля обмотки. Вязкость среды в барабане резко возрастает. Увеличивается сила трения между барабаном и электромагнитом. На ведомом валу появляется вращающий момент.

При определенном значении тока возбуждения ферромагнитный порошок и наполнитель полностью затвердевают. Барабан и электромагнит становятся жестко связанными.

Сила трения, возникающая на единице внутренней поверхности барабана:

где — эквивалентный коэффициент трения;

— удельное усилие, нормальное к ведущей поверхности,

оно создаётся магнитным потоком;

— индукция в зазоре;

— относительная магнитная проницаемость смеси.

Момент, передаваемый муфтой, равен:

где R – радиус барабана;

Если положить, что магнитное сопротивление барабана и электромагнита равны нулю и , то момент, передаваемый муфтой, пропорционален квадрату тока:

где — зазор между электромагнитом и барабаном;


Рассмотрим характеристики муфты в статическом режиме. Во втором квадранте на рис. 18.5 изображена зависимость момента, передаваемого муфтой, от тока возбуждения .

В первом квадранте представлены механическая характеристика двигателя и характеристика нагрузки Пока момент, передаваемый муфтой, меньше момента нагрузки при и ведомый вал неподвижен. При муфта развивает момент и ведомый вал имеет скорость при скорости двигателя

Рис. 18.5. Характеристики муфты и приводного двигателя

Мощность, отдаваемая двигателем, а мощность, передаваемая в нагрузку, Потери в муфте за счёт скольжения:

Потери расходуются на нагрев муфты и наряду с потерями мощности в обмотке электромагнита определяют её температуру.

При токе возбуждения ведомый и ведущий валы соединены жестко и вращаются с угловой скоростью , передаваемый момент равен , а потери

Пусть моменты линейно зависят от угловой скорости:

где — начальный момент нагрузки;

— угловая скорость холостого хода двигателя.

Выразим потери через момент (18.5) и (18.6):

При тогда максимальный момент муфты:

Для определения необходимо производную приравнять к нулю, тогда:

Охлаждающая поверхность муфты выбирается из условия:

где — мощность потерь в обмотке;

— коэффициент теплоотдачи с внешней поверхностью барабана;

— площадь внешней поверхности барабана;

— предельно допустимая температура поверхности барабана;

На зерна ферромагнитного порошка кроме электромагнитных сил действуют центробежные силы , пропорциональные квадрату угловой скорости. Для оценки влияния центробежных сил вводится отношение .

Это отношение увеличивается с ростом диаметра муфты, угловой скорости и уменьшается с ростом индукции в зазоре.

Ферропорошковые муфты имеют большое быстродействие благодаря отсутствию якоря. В схемах автоматики порошковая муфта является инерционным звеном первого порядка. Большим преимуществом ферропорошковой муфты является отсутствие быстроизнашивающихся дисков трения.

Ферропорошковые муфты целесообразно применять там, где требуются высокое быстродействие, большая частота включения и плавное регулирование скорости ведомого вала.

Возможны два варианта исполнения гистерезисных муфт: в первом магнитное поле индуктора создается обмоткой, во втором — постоянными магнитами. Недостатком первого варианта является наличие контактной системы для передачи тока в индуктор, достоинством — возможность электрического управления муфтой. Муфты с постоянными магнитами (магнитогистерезисные) обладают высокой надежностью. Однако регулирование передаваемого момента в них затруднено.

В магнитогистерезисной муфте (рис. 18.6) постоянные магниты 1 с полюсными наконечниками 2 укреплены в магнитопроводе 3 индуктора, связанного с ведущим валом.

Рис. 18.6. Магнитогистерезисная муфта с радиальным рабочим зазором

На ось ведомого вала насажен ротор, состоящий из втулки 5 из немагнитного или магнитомягкого материала и колец 4 активного слоя. Кольца активного слоя изготовлены из материала с широкой петлёй гистерезиса, имеющей высокие значения остаточной индукции и коэрцитивной силы. Шихтованная структура активного слоя позволяет уменьшить вихревые токи и асинхронный вращающий момент.

Пусть ротор заторможен, а индуктор вращается приводным двигателем с угловой скоростью . Потери на гистерезис за один цикл перемагничивания определяются максимальным значением индукции в активном слое ротора. Частота перемагничивания активного слоя равна

где — число пар полюсов индуктора.

Мощность, передаваемая активному слою через рабочий зазор, определяется:

где удельные потери на гистерезис за один цикл перемагничивания;

объем активного слоя.

Взаимодействие поля постоянных магнитов индуктора с полем, образованным активным слоем, создает на роторе гистерезисный момент:

Если ведомый вал не заторможен, то под действием момента ротор начнет вращаться в направлении вращения индуктора со скоростью Скольжение ротора относительно индуктора равно:

Скольжение изменяется от 1 до 0.

При разгоне ротора частота перемагничивания меняется:

и потери на гистерезис уменьшаются:

Полезная мощность, передаваемая на ведомый вал, определится:

Момент, передаваемый муфтой на ведомый вал, равен:

Таким образом, момент на ведомом валу не зависит от частоты его вращения. Если момент нагрузки то скорость ведомого вала увеличивается, пока не станет равной скорости Муфта достигает синхронной скорости вращения. По мере увеличения нагрузки возрастает угол между векторами вращающегося поля индуктора и активного слоя, и при этот угол достигает максимального значения , которое зависит от свойств материала активного гистерезисного слоя. Момент, развиваемый гистерезисной муфтой, равен:

где конструктивный фактор;

магнитный поток в гистерезисном слое.

Угол при передаче момента нагрузки равен:

При дальнейшем возрастании момента нагрузки (МН>MГ) муфта переходит в асинхронный режим, когда частота вращения муфты меньше частоты вращения индуктора.

На рис. 18.7 приведены механические характеристики муфты, представляющие собой зависимости момента нагрузки и момента муфты от скольжения.

Рис. 18.7. Механические характеристики гистерезисной муфты

Пока , ведомый вал вращается с синхронной скоростью при S=0 (кривая 1 на рис. 18.7). Если , то ведомый вал вращается со скольжением (кривая 2). Однако момент, передаваемый муфтой, остается постоянным и равным .

При угол остаётся неизменным. Если активный слой выполнен в виде литого цилиндра, то за счёт вихревых токов, кроме гистерезисного момента , появляется асинхронный момент (прямая 3), пропорциональный скольжению .

В этом режиме скольжение отлично от нуля, ротор отстает от вращающегося индуктора и в нем создается дополнительный момент, как в асинхронном двигателе.

Преимущество гистерезисной муфты заключается в постоянстве передаваемого момента. Если нагрузочный момент резко возрастает (неполадки, поломки механизма), то максимальный момент, передаваемый на приводной двигатель, ограничен величиной и гистерезисная муфта защищает двигатель от перегрузок. Постоянство момента муфты обеспечивает быструю остановку привода.

Гистерезисные муфты применяются для передачи момента в агрессивную среду, отделенную от окружающей среды металлической немагнитной оболочкой и находящуюся под высоким давлением. В этом случае применяются муфты с аксиальным рабочим зазором. Ведущая часть с индуктором отделена немагнитной стенкой от ведомой части с активным слоем в виде колец.

Лекция № 19

Дата добавления: 2020-06-29 ; просмотров: 2732 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Электромагнитные муфты управления

Для регулирования частоты вращения, вращающего момента на валу, для соединения и разъединения ведущего и ведомого валов применяются электрические аппараты в виде муфт с электрическим управлением. Эти муфты можно подразделить на индукционные и электромагнитные.

Индукционные муфты (рис. 18.1) по принципу действия аналогичны асинхронному двигателю с короткозамкнутым ротором. Приводной двигатель соединяется со сплошным якорем 1, ведомый вал связан с индуктором 2. Катушка возбуждения 4 создает постоянный магнитный поток 5, замыкающийся по якорю 1. При вращении якоря магнитное поле катушки индуктора пересекает цилиндрическое тело якоря, и в нем наводятся вихревые токи. Взаимодействие этих токов с магнитным полем создает силу, которая увлекает индуктор в направлении вращения якоря. Материал якоря должен обладать малым удельным электрическим сопротивлением, что обеспечивает возникновение достаточно больших вихревых токов, и высокой магнитной проницаемостью для получения возможно больших значений магнитного потока.

Рис. 18.1. Индукционная муфта:

1 — якорь; 2 -индуктор; 3 — магнитная система;

4 — катушка возбуждения; 5 — магнитный поток

Регулируя ток возбуждения и тем самым меняя магнитное поле, можно плавно регулировать в широких пределах частоту вращения и передаваемый вращающий момент ведомого вала.

На рис. 18.2 показаны механические характеристики индукционной муфты.

Рис. 18.2. Механические характеристики индукционной

муфты при различном токе возбуждения

Механические характеристики индукционной муфты существенно зависят от нагрузки. Поэтому для стабилизации скорости применяются специальные регулирующие устройства.

Более широко применяются электромагнитные муфты, в которых используется электромагнитное усилие притяжения между ферромагнитными телами. Эти муфты удобны в эксплуатации, имеют малые габаритные размеры и небольшое время срабатывания, передают большие мощности на валу при сравнительно малой мощности управления.

Простейшая конструкция электромагнитной фрикционной муфты представлена на рис. 18.3.

б
а

Рис. 18.3. Электромагнитная фрикционная муфта:

а — разрез муфты; б — поверхность трения

Постоянное напряжение подводится к щеткам, скользящим по контактным кольцам 1, соединенным с выводами обмотки 2. Обмотка имеет цилиндрическую форму и окружена магнитопроводом ведущей части 3 муфты. Направляющая втулка 7 имеет выступ 6, который входит в паз 8 полумуфты 5, которая может перемещаться вдоль оси, оставаясь соединенной с валом 10.

В обесточенном состоянии пружина 9 упирается в направляющую втулку 7, жестко закрепленную на валу 10, и отодвигает подвижную часть полумуфты 5 вправо. При этом поверхности трения (диски 4) не соприкасаются и ведомый вал 10 разобщен с ведущим валом 11.

При подаче на обмотку управляющего напряжения возникает магнитный поток Ф. На полумуфты 3, 5, выполненные из магнитомягкого материала, начинает действовать электромагнитная сила, притягивающая их друг к другу. Таким образом, полумуфты и обмотка представляют собой электромагнит. Между дисками 4, жестко связанными с деталями 3 и 5, возникает сила нажатия, обеспечивающая необходимую силу трения и их надежное сцепление.

В ферропорошковой муфте барабанного типа (рис. 18.4) ведущий вал 1 через немагнитные фланцы 2 соединен с ферромагнитным цилиндром (барабаном) 3.

Рис. 18.4. Электромагнитная ферропорошковая муфта барабанного типа

Внутри цилиндра располагается электромагнит 4, связанный с ведомым валом 6. Обмотка 5 электромагнита питается через контактные кольца. Внутренняя полость 7 заполнена ферромагнитным порошком (чистое или карбонильное железо) с зернами размером от 4-6 до 20-50 мкм, смешанными с сухим (тальк, графит) или жидким (трансформаторное, кремнийорганические масла) наполнителем.

При обесточенной обмотке и вращении ведущей части (барабана) электромагнит и ведомый вал остаются неподвижными, т.к. ферромагнитные зерна наполнителя свободно перемещаются относительно друг друга.

Каждый электрик должен знать:  Введение в фифровую фильтрацию

При подаче напряжения на электромагнит зерна ферромагнитного порошка теряют свободу перемещения под воздействием магнитного поля обмотки. Вязкость среды в барабане резко возрастает. Увеличивается сила трения между барабаном и электромагнитом. На ведомом валу появляется вращающий момент.

При определенном значении тока возбуждения ферромагнитный порошок и наполнитель полностью затвердевают. Барабан и электромагнит становятся жестко связанными.

Сила трения, возникающая на единице внутренней поверхности барабана:

где — эквивалентный коэффициент трения;

— удельное усилие, нормальное к ведущей поверхности,

оно создаётся магнитным потоком;

— индукция в зазоре;

— относительная магнитная проницаемость смеси.


Момент, передаваемый муфтой, равен:

где R – радиус барабана;

Если положить, что магнитное сопротивление барабана и электромагнита равны нулю и , то момент, передаваемый муфтой, пропорционален квадрату тока:

где — зазор между электромагнитом и барабаном;

Рассмотрим характеристики муфты в статическом режиме. Во втором квадранте на рис. 18.5 изображена зависимость момента, передаваемого муфтой, от тока возбуждения .

В первом квадранте представлены механическая характеристика двигателя и характеристика нагрузки Пока момент, передаваемый муфтой, меньше момента нагрузки при и ведомый вал неподвижен. При муфта развивает момент и ведомый вал имеет скорость при скорости двигателя

Рис. 18.5. Характеристики муфты и приводного двигателя

Мощность, отдаваемая двигателем, а мощность, передаваемая в нагрузку, Потери в муфте за счёт скольжения:

Потери расходуются на нагрев муфты и наряду с потерями мощности в обмотке электромагнита определяют её температуру.

При токе возбуждения ведомый и ведущий валы соединены жестко и вращаются с угловой скоростью , передаваемый момент равен , а потери

Пусть моменты линейно зависят от угловой скорости:

где — начальный момент нагрузки;

— угловая скорость холостого хода двигателя.

Выразим потери через момент (18.5) и (18.6):

При тогда максимальный момент муфты:

Для определения необходимо производную приравнять к нулю, тогда:

Охлаждающая поверхность муфты выбирается из условия:

где — мощность потерь в обмотке;

— коэффициент теплоотдачи с внешней поверхностью барабана;

— площадь внешней поверхности барабана;

— предельно допустимая температура поверхности барабана;

На зерна ферромагнитного порошка кроме электромагнитных сил действуют центробежные силы , пропорциональные квадрату угловой скорости. Для оценки влияния центробежных сил вводится отношение .

Это отношение увеличивается с ростом диаметра муфты, угловой скорости и уменьшается с ростом индукции в зазоре.

Ферропорошковые муфты имеют большое быстродействие благодаря отсутствию якоря. В схемах автоматики порошковая муфта является инерционным звеном первого порядка. Большим преимуществом ферропорошковой муфты является отсутствие быстроизнашивающихся дисков трения.

Ферропорошковые муфты целесообразно применять там, где требуются высокое быстродействие, большая частота включения и плавное регулирование скорости ведомого вала.

Возможны два варианта исполнения гистерезисных муфт: в первом магнитное поле индуктора создается обмоткой, во втором — постоянными магнитами. Недостатком первого варианта является наличие контактной системы для передачи тока в индуктор, достоинством — возможность электрического управления муфтой. Муфты с постоянными магнитами (магнитогистерезисные) обладают высокой надежностью. Однако регулирование передаваемого момента в них затруднено.

В магнитогистерезисной муфте (рис. 18.6) постоянные магниты 1 с полюсными наконечниками 2 укреплены в магнитопроводе 3 индуктора, связанного с ведущим валом.

Рис. 18.6. Магнитогистерезисная муфта с радиальным рабочим зазором

На ось ведомого вала насажен ротор, состоящий из втулки 5 из немагнитного или магнитомягкого материала и колец 4 активного слоя. Кольца активного слоя изготовлены из материала с широкой петлёй гистерезиса, имеющей высокие значения остаточной индукции и коэрцитивной силы. Шихтованная структура активного слоя позволяет уменьшить вихревые токи и асинхронный вращающий момент.

Пусть ротор заторможен, а индуктор вращается приводным двигателем с угловой скоростью . Потери на гистерезис за один цикл перемагничивания определяются максимальным значением индукции в активном слое ротора. Частота перемагничивания активного слоя равна

где — число пар полюсов индуктора.

Мощность, передаваемая активному слою через рабочий зазор, определяется:

где удельные потери на гистерезис за один цикл перемагничивания;

объем активного слоя.

Взаимодействие поля постоянных магнитов индуктора с полем, образованным активным слоем, создает на роторе гистерезисный момент:

Если ведомый вал не заторможен, то под действием момента ротор начнет вращаться в направлении вращения индуктора со скоростью Скольжение ротора относительно индуктора равно:

Скольжение изменяется от 1 до 0.

При разгоне ротора частота перемагничивания меняется:

и потери на гистерезис уменьшаются:

Полезная мощность, передаваемая на ведомый вал, определится:

Момент, передаваемый муфтой на ведомый вал, равен:

Таким образом, момент на ведомом валу не зависит от частоты его вращения. Если момент нагрузки то скорость ведомого вала увеличивается, пока не станет равной скорости Муфта достигает синхронной скорости вращения. По мере увеличения нагрузки возрастает угол между векторами вращающегося поля индуктора и активного слоя, и при этот угол достигает максимального значения , которое зависит от свойств материала активного гистерезисного слоя. Момент, развиваемый гистерезисной муфтой, равен:

где конструктивный фактор;

магнитный поток в гистерезисном слое.

Угол при передаче момента нагрузки равен:

При дальнейшем возрастании момента нагрузки (МН>MГ) муфта переходит в асинхронный режим, когда частота вращения муфты меньше частоты вращения индуктора.

На рис. 18.7 приведены механические характеристики муфты, представляющие собой зависимости момента нагрузки и момента муфты от скольжения.

Рис. 18.7. Механические характеристики гистерезисной муфты

Пока , ведомый вал вращается с синхронной скоростью при S=0 (кривая 1 на рис. 18.7). Если , то ведомый вал вращается со скольжением (кривая 2). Однако момент, передаваемый муфтой, остается постоянным и равным .

При угол остаётся неизменным. Если активный слой выполнен в виде литого цилиндра, то за счёт вихревых токов, кроме гистерезисного момента , появляется асинхронный момент (прямая 3), пропорциональный скольжению .

В этом режиме скольжение отлично от нуля, ротор отстает от вращающегося индуктора и в нем создается дополнительный момент, как в асинхронном двигателе.

Преимущество гистерезисной муфты заключается в постоянстве передаваемого момента. Если нагрузочный момент резко возрастает (неполадки, поломки механизма), то максимальный момент, передаваемый на приводной двигатель, ограничен величиной и гистерезисная муфта защищает двигатель от перегрузок. Постоянство момента муфты обеспечивает быструю остановку привода.

Гистерезисные муфты применяются для передачи момента в агрессивную среду, отделенную от окружающей среды металлической немагнитной оболочкой и находящуюся под высоким давлением. В этом случае применяются муфты с аксиальным рабочим зазором. Ведущая часть с индуктором отделена немагнитной стенкой от ведомой части с активным слоем в виде колец.

Наладка электромагнитов и электромагнитных муфт

Электромагнитная муфта – это устройство, предназначенное для соединения концов двух частей вала с целью передачи момента вращения. Принцип работы муфты напоминает работу асинхронного двигателя, за исключением того, что ее магнитный поток создается путем механического вращения полюсной системы, а не с помощью трехфазной системы. Ток возбуждения осуществляет разъединение муфты.

Поставки промышленных муфт по России — компания «Токарист» ( Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. )

Конструкция электромагнитной муфты

Стандартная электромагнитная муфта представляет собой электромашину, состоящую из двух вращающихся роторов. Один из роторов имеет вид железного диска с тонким выступом на периферии. Его внутренняя поверхность оснащена радиально ориентированными полюсными наконечниками с обмоткой, по которой проходит ток возбуждения от источника. Второй ротор выполнен в виде цилиндрического железного вала с параллельными оси пазами, в которые вставляются медные бруски. Концы брусков соединяются медным коллектором. Второй ротор свободно вращается внутри первого, полностью охватываясь его наконечниками.

Классификация электромагнитных муфт

Все электромагнитные муфты делятся на несколько видов. Классификация устройств производится по таким параметрам:

  • по принципу момента вращения (синхронные и асинхронные);
  • по характеру распределения индукции воздушного зазора;
  • по структуре роторов;
  • по способу подачи питания;
  • по способу охлаждения.

Наиболее популярными являются муфты индукторного и панцирного типа. Их конструкция максимально проста и состоит из индуктора с обмоткой, насаженного на вал с контактными кольцами, и гладкого массивного якоря, который соединяется с другим валом.

Принцип работы устройства

Если во время вращения двигателем одного из роторов включить ток возбуждения, линии магнитного поля будут пересекаться проводниками ротора, в роли которых выступают медные бруски. В результате в них появляется электродвижущая сила, которая возбуждает ток, порождающий собственное магнитное поле. Поля роторов взаимодействуют таким образом, что ведущий ротор увлекает за собой ведомый с небольшим запаздыванием. По такому же принципу работает и асинхронный электрический двигатель с короткозамкнутым ротором. С помощью электрического тока можно управлять муфтой дистанционно. Благодаря этому свойству электромагнитные муфты широко применяются в телемеханике и автоматике.

ГЛАВА 7.ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ

§7.3. Электромагнитные муфты

Во многих электрических системах управления исполнительный элемент системы – электрический двигатель, соединяется с регулирующим органом производственного механизма через специальное соединительное устройство, которое называют муфтой. Муфта служит для передачи механической энергии с одного вала на другой.

Существует большое количество конструкций муфт, основанных на различных физических принципах.

На рис.7.4 показана схема соединения двигателя с рабочим механизмом с помощью муфты. Муфта состоит из двух основных частей: ведущей 1, на которую поступает мощность от приводного двигателя, и ведомой 2, мощность с которой передается регулирующему органу. В ряде случаев необходимо жестко связать рабочий механизм с двигателем. Тогда ведомая и ведущая части муфты соединены без относительного перемещения. Такие муфты называются постоянно соединительными.

Широкое применение в системах автоматизации и управления получили муфты с электромагнитным управлением, когда соединение ведущей и ведомой частей происходит не жестко механически, а за счет упругих сил электромагнитного поля. Это позволяет подключать двигатель к механизму без механических ударов; осуществлять передачу движения в изолированных друг от друга средах (например, ввод движения в вакуумную среду), а в ряде случаев и регулировать частоту вращения в системах управления.

В зависимости от связи ведущей и ведомой частей все муфты можно разделить на два класса: муфты с механической связью; индукционные муфты т.е. со связью через магнитное поле.

К первой группе относятся:

а) Фрикционные, или муфты трения, у которых ведущая и ведомая части прижимаются друг к другу электромагнитными силами. Эти муфты выполняются с одним или несколькими дисками, с цилиндрическими или коническими поверхностями трения.

б) Порошковые, в которых соединение между частями муфты происходит за счет намагничивания порошковой ферромагнитной смеси, заполняющей зазор между частями муфты.

в) Зубчатые или кулачковые, у которых на ведущей и ведомой частях муфты имеются зубчики, с помощью которых при приложении электромагнитной силы осуществляется «геометрическое замыкание» (соединение) частей муфты.

Ко второй группе относятся:

а) Асинхронные или муфты скольжения, которые работают за счет сил электромагнитного воздействия, возникающих при вращении ведущей части муфты, имеющей катушку возбуждения, относительно ведомой части (принцип асинхронной машины).

б) Синхронные муфты с постоянными магнитами. Эти муфты имеют магнитопроводы с полюсами на обеих частях муфты. При прохождении тока через катушку возбуждения возникают силы магнитного притяжения между ведущей и ведомой частями (принцип синхронной машины с постоянными магнитами).

в) Гистерезисные муфты, в которых связь между ведущей и ведомой частями создается за счет явления гистерезиса при перемагничивании магнитотвердого материала (принцип синхронной гистерезисной машины).

Независимо от принципа действия любая из этих муфт является преобразователем механической мощности на входе в механическую мощность на выходе муфты.

В системах автоматизации и управления принципиально могут использоваться все отмеченные выше муфты. Принцип работы индукционных муфт мало отличается от принципа работы соответствующих электрических двигателей. Поэтому более подробно рассмотрим весьма широко распространенные электромагнитные фрикционные и ферропорошковые муфты с электромагнитным управлением.

Ферропорошковые муфты с электромагнитным управлением. Электромагнитная порошковая муфта позволяет осуществлять либо жесткое соединение ведущей и ведомой частей муфты, либо проскальзывание ведомой части относительно ведущей. Это дает возможность регулировать частоту вращения приводного механизма при неизменной частоте вращения приводного двигателя.

На рис.7.5 представлена конструктивная схема электромагнитной порошковой муфты. Ведущая 1 и ведомая 2 части муфты представляют собой стальные цилиндры и служат магнитопроводами. В кольцевом пазу ведомой части расположена обмотка возбуждения 3, которая через контактные кольца 4 и щетки 5 подключена к источнику постоянного тока U. Зазор между ведомой и ведущей частями муфты заполняется наполнителем 6, представляющим собой сухую или жидкую ферромагнитную смесь. Жидкая смесь состоит из ферромагнитного порошка и жидкой масляной основы. Соотношение между порошком и маслом обычно составляет 5:1. Сухая ферромагнитная смесь состоит также из ферромагнетика, а в качестве связующего вещества используются графит или тальк.

Принцип работы порошковой муфты заключается в следующем. При подаче постоянного напряжения U на обмотку возбуждения возникает ток, который создает поток возбуждения ?. Проходя через зазор поток намагничивает ферромагнетик. Намагниченные частицы ферромагнетика образуют магнитные цепочки, расположенные вдоль силовых линий магнитного поля. Эти цепочки соединяют силами притяжения ведущую и ведомую части муфты. Сила сцепления частей муфты и создаваемый электромагнитный момент тем больше, чем больше ток протекает через обмотку возбуждения порошковой муфты. При больших токах возбуждения наступает магнитное насыщение материала и постепенно прекращается нарастание сил сцепления, а следовательно, и электромагнитного момента. Таким образом, воздействуя электромагнитным полем на слой порошка, можно соединить ведущую и ведомую части муфты либо жестко, либо с проскальзыванием. Порошковые муфты по конструкции бывают не только цилиндрические, но и дисковые.

Электромагнитные фрикционные муфты. К управляемым муфтам с силовым замыканием механической связи относятся муфты трения, или фрикционные. Эти муфты допускают соединение двигателя с производственным механизмом во время движения (на ходу) и под нагрузкой. Конструкция таких муфт может быть выполнена с одним или несколькими дисками, с цилиндрическими или коническими поверхностями трения.

Принцип действия электромагнитных фрикционных муфт состоит в том, что две поверхности трения прижимаются друг к другу силой, создаваемой электромагнитом. Как правило, вращающий момент, передаваемый фрикционной муфтой, имеет постоянную величину и не регулируется изменением тока в обмотке управления. Коэффициент усиления по мощности таких муфт, т.е. отношение передаваемой мощности к мощности управления, достигает 30 и более.

Добавить комментарий