Муфта - передатчик вращающейся энергии от одного конца вала другому. Это устройство есть в большинстве электрических двигателей для распределения 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.

Типы

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 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

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 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:

• бесконтактную;
• контактную;
• тормозную.

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.

Важным элементом различных конструкций можно назвать муфту. Современные технологические возможности позволили получить более сложные устройства, которые характеризуются более привлекательными эксплуатационными характеристиками. Электромагнитные муфты можно назвать современным предложением. Они устанавливаются на современных автомобилях и многих других устройствах. Довольно сложная конструкция и непростой принцип действия определяет то, что нужно четко разбираться в подобном устройстве для обеспечения его качественного обслуживания. Рассмотрим все особенности данного вопроса подробнее.

Что такое электромуфта?

Электромагнитная муфта представлена специальным устройством для решения самых различных задач, большинство из которых связано с соединением и разъединением пары, находящейся в зацеплении. Производятся электромагнитные муфты для станков и других узлов транспортных средств или тепловозов. При этом выделяют несколько основных разновидностей подобных конструкций:

1. Механизмы фрикционного типа конусные и дисковые.
2. Электромагнитная муфта зубчатого типа считается специфическим вариантом исполнения, так как рабочая часть представлена сочетанием различных зубьев.
3. Порошковая электромагнитная муфта является современным вариантом исполнения, так как она обеспечивает осевое смещение при необходимости.

Электромуфта является промежуточным соединительным элементом. Принцип действия заключается в использовании основных свойств электрического тока для генерации электродвижущей силы.

При этом он может выполнять самые различные функции, к примеру, защиту основного устройства от перегрева или управление.

Принцип работы муфты электромагнитной

Электромагнитная муфта может обладать самой различной конструкцией, но также выделяют и классический вариант исполнения. Его особенности заключаются в следующем:

1. Основными элементами можно назвать два ротора, один из которого представлен железным диском с тонким концевым выступом.
2. Внутренняя часть оснащается полюсными наконечниками, которые обеспечивают радиальное смещение. Для передачи тока создается обмотка, она подключается к источнику питания через контактные кольца. Часть этого элемента располагается на валу.
3. Рассматриваемая муфта магнитная имеет второй ротор, который представлен цилиндрическим валом со специальными пазами, расположены параллельно основной оси. Они создаются для того, чтобы можно было вставлять специальные бруски с полюсными наконечниками.

Рассматриваемая муфта на постоянных магнитах обладает довольно сложной конструкцией, за счет чего обеспечивается точная и надежная работа. Принцип действия устройства следующий:

1. При появлении тока возникает электромагнитное поле, которое пересекается с проводником и начинает взаимодействовать.
2. Подобное совмещение становится причиной возникновения электродвижущей силы. Ее может быть вполне достаточно для перемещения подвижного элемента с учетом преодоления определенного усилия.
3. При изготовлении этой детали применяется брусок меди, который и обеспечивает замыкание цепи. По ним проходит ток, за счет которого и появляется электромагнитная сила.
4. Возникающие поля обеспечивают ведомого ротора за ведущим, при этом запоздание несущественное.

Подобный принцип работы применяется при создании самых различных механизмов. При этом устройство станка позволяет прекращать передачу вращающего момента в течение нескольких долей секунды, что и определяет его распространение.

Размагничивание электромагнитной муфты происходит за счет отключение источника питания. При этом особые свойства материала определяют то, что магнитное поле пропадает практически сразу, за счет чего происходит обратное движение подвижного элемента. Используемые обмотки электромагнита рассчитаны на достаточно большое количество таков сцепления и расцепления ведущего элемента с ведомым.

При рассмотрении того, что такое электромагнитная муфта также нужно уделить внимание свойств применяемых материалов при ее изготовлении.

Только специальные сплавы обладают магнитными свойствами, которые обеспечивают требуемые условия эксплуатации.

Передача момента на муфту может проводится от электрического двигателя и других подобных элементов. Размеры всех габаритов в большинстве случаев стандартизируются, однако есть возможность заказать производство механизма под заказ. Классификация, как правило, проводится по области применения и многим другим признакам.

Классификация электромуфт

В большинстве случаев электромуфты классифицируются по тому, в какой области они применяются. Чаще всего применяется электромагнитная фрикционная муфта. Она обладает следующими свойствами:

1. Устройство может применяться для снижения вероятности воздействия импульсных нагрузок.
2. На холостом ходу конструктивные особенности определяют незначительные потери. Этот момент определяет то, что основные элементы не нагреваются при эксплуатации.
3. Есть возможность провести быстрый пуск механизма даже в случае, если оно находится под большой нагрузкой.

Рассматриваемый тип механизма делится на несколько основных типов:

1. Контактные.
2. Тормозные.
3. Бесконтактные.

Довольно част встречается муфта электромагнитная тормозная, которая может снизить количество оборотов при работе.

Наиболее распространен последний тип механизма. При этом он также классифицируется на несколько основных типов:

1. По показателю трения выделяют мокрые и сухие. В последнее время большое распространение получили варианты исполнения, которые могут работать только при добавлении масла.
2. Классификация проводится и по режиму включения: непостоянные и постоянные.
3. Выделяют муфты с одним или несколькими ведомыми дисками. Выбор проводится в зависимости от того, какие требуются эксплуатационные характеристики.
4. По виду управления также выделяют несколько основных видов механизма. Примером можно назвать механический, гидравлический и комбинированный.

В отдельную группу включены электромагнитные порошковые муфты. Они представлены сочетанием веществ, которые при взаимодействии могут обеспечивать прочную связь.

Этот современный вариант исполнения встречается в случае, когда нужно обеспечить смещение соединяемых элементов относительно друг друга на момент эксплуатации.

Элементы защиты, электромагнитные фрикционные многодисковые муфты

Подобная электромуфта чаще всего устанавливается на станках с блоком числового программного управления. К достоинствам отнесем следующие моменты:

1. Компактность. За счет этого есть возможность проводить установку электромагнитной муфты в современные устройства. С каждым годом размеры устройства существенно уменьшаются, за счет чего расширяется область применения.
2. Надежность. Этот параметр считается наиболее важным при выборе практически любой муфты. Применение специальных материалов и контроль качества на всех этапах производства позволяет достигнуть наиболее высокого показателя надежности.
3. Малогабаритность. Этот параметр определяет легкость в транспортировке и многие другие положительные параметры.

Этот вариант исполнения характеризуется довольно высокими эксплуатационными характеристиками, за счет которой он получил широкое распространение. Основными частями конструкции можно назвать:

1. Корпус. В большинстве случаев он изготавливается при применении стали, которая характеризуется повышенной устойчивостью к воздействию окружающей среды. Предназначение корпуса заключается в защите внутренних элементов.
2. Катушка. Этот элемент предназначен для непосредственного создания электромагнитного поля, за счет которого и происходит смещение основных элементов. Катушка рассчитана на воздействие определенного электрического тока, слишком высокое напряжение оказывает негативное воздействие.
3. Группа дисков фрикционного типа. При изготовлении пакета фрикционных дисков применяется специальный сплав, характеризующийся определенными магнитными свойствами.
4. Поводок и нажимной диск.
5. На корпусе есть насаженное кольцо, изготавливаемый из изоляционного материала.
6. Ток подается при помощи контактной щетки. Именно она в большинстве случаев выходит из строя на момент эксплуатации механизма.

Исключить вероятность возникновения короткого замыкания можно при помощи вырезанных отверстий в дисках. На момент подачи электрического тока создается электромагнитное поле, которое замыкается при помощи фрикционного диска. Именно за счет этого создается притягивающая сила, за которой происходит смещение основной части.

Встречается несколько вариантов исполнения подобных конструкций. Примером можно назвать устройство с вынесенным и магнитопроводящим диском.

Преимущество соединений при помощи электромуфт

Рассматриваемое устройство получило весьма широкое распространение. Это можно связать с тем, что оно обладает достаточно большим количеством преимуществ, которые должны учитываться. Наиболее важными считаются приведенные ниже:

1. Надежность. При подаче электрического тока устройство проводит разъединение отдельных элементов в течение короткого промежутка времени. При этом электромагнитное поле не подвержено воздействию окружающей среды, поэтому существенных проблем при работе, как правило, не возникает.
2. Сохранение основных свойств на протяжении длительного периода. Важным критерием выбора подобных устройств можно назвать именно эксплуатационный срок. За счет применения специальных материалов этот показатель в рассматриваемом случае существенно расширен.
3. Срабатывание в течение нескольких долей секунд. Подобный результат свойственен относительно небольшому количеству устройств рассматриваемой категории. Время срабатывания – параметр, который учитывается при выборе муфты.
4. Возможность исполнения для достижения самых различных целей, к примеру, защиты устройства или дистанционное управление.
5. Компактность и небольшой вес. Эти параметры считаются также довольно важными, так как слишком большой вес оказывает нагрузку на основную конструкцию. Компактность позволяет проводить встраивание устройства в самые различные конструкции.

Однако есть несколько существенных недостатков, которые должны учитываться. Примером можно назвать то, что устройство стоит достаточно дорого, а обслуживание должно проводится исключительно специалистом. Кроме этого, эксплуатация при несоблюдении основных рекомендаций может стать причиной повышенного износа. Не стоит забывать о том, что для работы устройства требуется электрический ток, который и обуславливает появление требуемого электромагнитного поля.

Область применения

Устройство получило весьма широкое применение, так как обеспечивает соединение нескольких элементов и их разъединения при необходимости. Область применения следующая:

1. Автомобили и другие транспортные средства имеют узлы, которые снабжаются электромагнитной муфтой.
2. В последнее время все чаще устройство устанавливается в станки с ЧПУ. Это связано с тем, что к их работе предъявляются требования по высокой точности работы.
3. Было разработано несколько типов различных устройств, которые могут выступать в качестве промежуточного элемента. Применять муфты могут для достижения самых различных целей, к примеру, защиты устройства от перегрева путем отключения привода при срабатывании датчика.

В целом можно сказать, что использование электрического тока для генерации сигнала позволяет существенно расширить область применения устройства. Это связано с возможность передачи сигнала от различных датчиков.

В заключение отметим, что электромагнитные муфты выпускают самые различные организации. Рекомендуется уделять внимание продукции исключительно известных производителей, так как заявленные параметры соответствуют реальным. При изготовлении могут применяться самые различные материалы, уделяется внимание защите от воздействия окружающей среды.

25.6. Электромагнитные муфты и тормоза

25.6.1. Электромагнитная муфта ЭМС-750

Электромагнитная муфта ЭМС-750 пред-натачена для оперативного управления приводом буровой лебедки и защиты его механизмов от механических перегрузок. Режим работы - S4. ПВ - 60 %. Климатическое исполнение п категория размещения - У2 по ГОСТ 15150-69.

Группа условий эксплуатации - М8 по ГОСТ 17516-72

Основные технические данные муфгы

Передаваемый момент, Н ■ м.

номинальный..... 7350

максимальный..... 15 700

Homhiw Чвный 1 ок возбуждения, А......... 70

Максимальный кратковременный ток возбуждения, А. . 110

Показатель				Э290-12АМ-В5
Мощность, кВт
Напряжение, В
Ток номинальный, А
Частота сети, Гц
Частота вращения синхронная, об/мин
Скольжение, %
Коэффициент мощности
Момент, Н ■ м:
номинальный
максимальный
пусковой
Ток пусковой, А
Габаритные размеры:
диаметр D, мм
длина L, мм
Масса, кг

Рис. 25.27. Габаритные и установочно-присоединительные размеры муфты ЭМС-750

Номинальное напряжение возбуждения, В.......56

Частота вращения ведущего вала, об/мин.......750

Номинальное скольжение, %. .5+1,25

Масса, кг.........3400

Наружной частью муфты является якорь, представляющий собой стальной цилиндр с кольцевыми ребрами на внешней поверхности для увеличения теплоотдачи. К якорю болтами крепятся подшипниковые щиты, на одном из них монтируется вентилятор, а к другому крепится полуось, выходной конец которой непосредственно соединяется с валом двигателя. Индуктор, находящийся внутри якоря, выполнен из трех когтеобраз-ных частей, скрепленных между собой и насаженных на вал. Выводные концы катушек возбуждения выводятся на контактные кольца через отверстия в валу.

При подаче напряжения на катушки возбуждения в индукторе возникает электромагнитный поток, который индуктирует во вращающемся якоре вихревые токи. В результате этого взаимодействия создается электромагнитный момент, под действием которого индуктор начинает вращаться в сторону вращения якоря с определенным скольжением. Значение передаваемого момента регулируется током возбуждения.

Станина муфты - сварная. Со стороны ведомого вала на станине располагается тахогенератор для контроля частоты вращения ведомого вала. Муфта в сборе закрывается съемным кожухом. Общий вид, габаритные и установочно-присоединительные размеры муфты показаны на рис. 25.27.

25.6.2. Электромагнитный порошковый тормоз ТЭП 45

Электромагнитный порошковый тормоз типа ТЭП 45 предназначен для торможения и удержания на весу груза, спускаемого через исполнительный механизм. Режим работы - S4. Климатическое исполнение и категория размещения - У1 по ГОСТ 15150-69. Предназначен для работы в невзрывоопасной окружающей среде, не содержащей химически агрессивных примесей, вредно действующих на изоляцию тормоза.

Группа условий эксплуатации - М18 по ГОСТ 17516-72.

Технические данные тормоза

Тормозной момент, кНм:

номинальный..... 45

максимальный при двукратной форсировке тока возбуждения....... 65

Ток, А.......... 20/5

Потребляемая мощность, кВт 1,27

Принцип действия тормоза основан на использовании электромагнитных сил, действующих в заполненном ферромагнитным порошком зазоре тормоза. Под действием постоянного магнитного потока, создаваемого катушками возбуждения при прохождении через них постоянного тока, порошок втягивается в рабочие зазоры тормоза,

Рис. 25.28. Габаритные и усгановочно-при-соединительные размеры тормоза ТЭП-45

создавая механическую связь между статором и ротором. После отключения катушек возбуждения магнитный поток исчезает, порошок выбрасывается из воздушных зазоров и происходит расцепление ротора со статором.

Тормоз состоит из двух скрепленных между собой индукторов и Т-образного якоря, насаженного на вал. Внутри индукторов размещены катушки возбуждения, выводные концы которых выведены на коробку контактных зажимов. Для отвода тепла из активной зоны в теле индукторов имеются аксиальные каналы, а в торцах - кольцевые проточки. Во внутренние отверстия индукторов вварены подшипниковые щиты со смотровыми отверстиями, закрытыми крышками. Скрепленные между собой индукторы образуют корпус тормоза. На статоре тормоза монтируется тахогенератор, привод которого осуществляется через цепную передачу. Для удаления порошка из тормоза в нижней части предусмотрены два отверстия, закрытые крышками.

При эксплуатации порошкового тормоза необходим тщательный контроль за его работой во избежание случаев заклинивания ротора и спекания порошка. В связи с изменением метеорологических условий в ра-

бочей полости тормоза возможно отпотевание, увлажнение порошка, поэтому перед началом работы необходимо проверять порошок на влажность и при необходимости просушивать его. В периоды вероятного выпадения росы или инея рекомендуется ссыпать порошок из тормоза. В процессе эксплуатации порошок изнашивается, в связи с чем уменьшаются его сыпучесть, магнитная проницаемость и объемная масса. Показателями износа порошка являются его цвет и объемная масса, поэтому в процессе эксплуатации не реже одного раза в месяц берется проба порошка и измеряется его объемная масса.

Габаритные, установочные и присоединительные размеры тормоза приведены на рис. 25.28.

25.6.3. Электромагнитный тормоз с водяным охлаждением ЭМТ-4500

Электромагнитный тормоз предназначен для интенсивного торможения при спуске бурового инструмента. Тормоз устанавливается на раме буровой лебедки.

Режим работы - S4, ПВ = 40 %. Климатическое исполнение и категория размещения-VI или Т2 по ГОСТ 15150-69. Группа условий эксплуатации - М18 по ГОСТ 17516-72.

Технические данные тормоза

Номинальный тормозной момеш, Н - м........... 45

Максимальный кратковременный (до 10 с) момент, Нм. . . .57 - 60

Номинальный ток возбуждения, А 135

Максимальный кратковременный ток возбуждения, А.....180

Номинальное напряжение возбуждения, В.........120

Частота вращения, об/мин. . . 500

Масса, кг..........6300

Ситор тормоза выполнен из 5 колец, каждое из которых имеет 30 кот теобразных полюсов. Полюсы имеют Т-образную (3 кольца) и Г-образную (2 коиьца) форму. Кольца скреплены таким образом, чю полюсы одного кольца входят в паз другого. Между кольцами в специальных пазах размещаются катушки возбуждения. Для стока конденсата в нижней части статора под катушками

возбуждения предусмотрены дренажные отверстия.

Рогор - сварной конструкции, в которой имеются два цилиндра, прирарсн г;ы\ с помощью щитов к сгупиис на вачу По лость между отлиндрзми по окружности разделена на чешре отсека, в каждом из которых имеются входное и яыходное сн-веретия.

Со стороны водораспре хзлп гельной * >-робки вал имеет пя1ь продольных камлоу четыре концентрично расположенных - вхол-ные и центральный - выходной. В центра То-ный канал встроена труба, через которую подается воздух в шинопневматическую муфту Полость, образованная трубой и каналом вала, служит для прохождения охлаждающей воды. Каналы вала соединены с отвергшими ротора шлангами. На вату имеется деа роликоподшипника. Подшипниковые щиты сварные. На одном из пгатов монтируется тахогснератор, являющийся датчиком частоты вращения ротора тормоза.

Приниип действия тормоза заключаема в следующем при подаче постоятаю! о напряжения на катушки возбуждения в ста юре появляется магнитный поток и в массивном вращающемся роторе наводятся вихревые токи. Взаимодействие вихревых токов ро-

Рис. 25.29. Габаритные и установоч-но-присоединительные размеры тормоза ЭМТ-4500

тора с магнитным потоком статора создает тормозной момент, при этом энергия в тормозе превращается в тепло, для отвода которого подается охлаждающая вода. Тормозной момент можно плавно регулировать изменением тока возбуждения.

Габаритные, установочные и присоединительные размеры тормоза приведены на рис. 25.29.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к порошковым муфтам. Порошковая муфта сцепления с приводом управления содержит разъемный корпус с соосно установленными валами, на которых жестко закреплены ведущий и ведомый диски полумуфт. На торцах дисков выполнено несколько конических канавок и выступов, расположенных концентрично, которые взаимодействуют между собой. Торцевые поверхности обоих дисков разбиты на несколько секторов радиальными впадинами. На втулке ведомого диска установлен постоянный магнит, выполненный в виде диска кольцеобразной формы. На втулке ведущего диска установлена обмотка электромагнита, выводы которой выведены за пределы корпуса через каналы, выполненные в теле ведущего вала, и соединены с токосъемочными кольцами, установленными на выходящем конце ведущего вала, и закрыты крышкой, которая крепится болтами к стенке корпуса. Токосъемочные кольца изолированы от вала изоляционной втулкой и взаимодействуют с токосъемочными щетками, которые соединяются посредством двух проводников с контактами двухполюсного переключателя. Противоположные контакты переключателя соединены с клеммами источника постоянного тока. В одну из цепей включен регулируемый резистор. Техническим результатом является повышение надежности сцепления. 4 ил.

Рисунки к патенту РФ 2499923

Изобретение относится к муфтам сцепления, предназначенным для соединения и разъединения валов, передающим вращающий момент благодаря силам трения между ведущей и ведомой полумуфтами и может использоваться вместо известных дисковых муфт сцепления.

Известная порошковая муфта сцепления содержит разъемный корпус с установленными соосно валами, на которых жестко закреплены ведущая и ведомая полумуфты. На взаимодействующих торцах дисков полумуфт выполнено несколько конических канавок и выступов, расположенных концентрично. Канавки ведущей полумуфты выполнены в обратной конфигурации выступам и канавкам ведомой полумуфты. Торцевые поверхности обеих полумуфт разбиты на несколько секторов радиальными впадинами. Глубина радиальных впадин соответствует глубине концентрических канавок. Между дисками помещается фрикционный порошок.

Предлагаемая порошковая муфта сцепления (далее читайте - порошковая муфта) отличается от известной муфты тем, что данная порошковая муфта снабжена электромагнитным приводом управления. Корпус муфты является неподвижным, а в стенках корпуса установлены соосно валы с дисками полумуфт. Ведомый диск полумуфты снабжен постоянным магнитом, выполненным в виде кольцеобразного диска, установленным с обратной стороны, и закрепленным на втулке ведомого диска полумуфты. Ведущий диск полумуфты снабжен электромагнитом, обмотка которого установлена также с обратной стороны диска и закреплена на втулке ведущего диска полумуфты. Выводы электромагнитной катушки проходят через каналы, выполненные в теле ведущего вала. Концы выводов выведены за пределы корпуса, и соединены с токосъемочными кольцами, установленными на конце выходящего вала, и закрыты крышкой, которая крепится болтами к стенке корпуса. Токосъемочные кольца взаимодействуют с токосъемочными щетками, установленными на крышке токосъемочных колец, которые соединяются посредством проводников с контактами двухполюсного переключателя. Противоположные контакты переключателя соединены с клеммами источника питания постоянного тока. В электрическую цепь управления включен регулирующий резистор.

На фиг.1 показан продольный разрез порошковой муфты сцепления.

На фиг.2 показана торцевая поверхность диска ведущей полумуфты.

На фиг.3 показана торцевая поверхность диска ведомой полумуфты.

На фиг.4 показан продольный разрез ведущей полумуфты с электромагнитной схемой управления.

Устройство порошковой муфты сцепления с электромагнитным приводом управления.

Порошковая муфта, фиг.1, содержит разъемный корпус 1 и 2, в полости которого установлены ведомый и ведущий диски 3 и 4 полумуфт. Ведущий диск 4 жестко закреплен на ведущем валу 5. Ведомый диск 3 установлен на ведомом валу 6. Ведомый и ведущий валы установлены соосно и закреплены в стенках корпуса на подшипниках 7 и 8, которые фиксируются в стенках корпуса фланцами 9 и 10 и болтами 11. Соосность валов обеспечивается за счет хвостовика 12, выполненного на внутреннем торце ведущего вала, который взаимодействует с цилиндрической полостью (стаканом), выполненной в торце ведомого вала. Поверхность ведомого вала снабжена шлицами 13, которые взаимодействуют со шлицами, выполненными на внутренней поверхности втулки 15 ведомого диска 3. Ведомый диск имеет возможность перемещаться вдоль шлиц ведомого вала. На наружной поверхности ведомого диска 3 и втулке 15 закреплен постоянный магнит 14, выполненный в виде кольцеобразного диска. На внутренней торцевой поверхности ведомого диска 3 выполнены несколько конических канавок 30 и выступов 16 и 17 (9 штук), расположенных концентрично. На ведущем валу 5 закреплен ведущий диск 4 с втулкой 19 шпонкой 20. На наружной поверхности втулки 19 закреплена катушка электромагнита 18, которая снабжена защитной оболочкой 21. На внутренней торцевой поверхности ведущего диска 4 выполнены несколько конических канавок 30 и выступов 23 и 24 (9 штук), расположенных концентрично. Выступы и канавки диска ведущей полумуфты выполнены в обратной конфигурации выступам и впадинам диска ведомой полумуфты, причем с таким расчетом, чтобы выступы ведущей полумуфты могли входить в канавки ведомой полумуфты с возможностью вращения. Ведущий и ведомый валы 5 и 6 снабжены ограничительными кольцами 25 и 26. В полость 27 корпуса помещается абразивный порошок с масленичной жидкостью 28 и 29. В качестве абразивного порошка может использоваться алюминиевый порошок, смешанный с маслянистой жидкостью. Маслянистая жидкость в данном случае будет выполнять две функции. В одном случае она будет обеспечивать подшипники смазкой. А в другом случае данная жидкость будет активно перемешивать порошок, и растаскивать его по всей поверхности дисков. Алюминиевый порошок по структуре своей является мягким, обладает пластичностью. Попадая между твердыми выступами и впадинами дисков, данный порошок будет размазываться по поверхности выступов и впадин, этим самым будет создавать необходимые условия для сцепления дисков полумуфт. Торцевые поверхности обеих дисков, фиг.2 и 3, разбиты на несколько секторов радиальными впадинами 31, равномерно распределенными по окружности, глубина которых соответствует глубине концентрических канавок 30. С целью исключения возникновений динамических ударов, в процессе включения порошковой муфты в работу, на дисках полумуфт выполнено разное число радиальных впадин. На ведущем диске выполнено три радиальных впадины 31, а на ведомом - пять радиальных впадин 31. На внешней окружной поверхности ведомого и ведущего дисков выполнены заборные окна 32 и 33. Выводы 22, фиг.4, катушки 18 электромагнита выведены через каналы, выполненные в теле ведущего вала, за пределы корпуса, и соединяются с токосъемными кольцами 34, установленными на конце выходного вала 5. Токосъемные кольца 34 изолированы от вала изоляционной втулкой 35. Токосъемочные кольца закрыты крышкой 40, которая крепится болтами 11 к стенке корпуса. Токосъемочные кольца взаимодействуют с токосъемочными щетками 36, которые соединяются посредством проводников с контактами двухполюсного переключателя П. В электрическую цепь, после переключателя П, включен регулируемый резистор R, посредством которого можно изменять величину подаваемого тока на катушку электромагнита, что позволяет производить включение муфты в работу с разной силой действия. Противоположные контакты двухполюсного переключателя соединяются с клеммами источника питания И.п. постоянного тока. Ведущий вал 5 снабжен наружным хвостовиком 37, с выполненными шлицами, который используется для соединения с валом двигателя.

Порошковая муфта сцепления работает следующим образом.

На фиг.1 показано положение порошковой муфты сцепления, в котором диски полумуфт находятся в полном сцепленном состоянии. Так как постоянный магнит 14, фиг.1, имеет постоянную полюсацию, то для того чтобы осуществить притяжение дисков между собой, необходимо подать магнитный поток Ф на диск 4, образованный катушкой 18, с противоположной полюсацией, т.е. в данном случае необходимо подать магнитный поток южным полюсом S. Для этого двухполюсной переключатель П устанавливается в нижнее положение, как показано на фиг.4. Движок регулируемого резистора R устанавливается на максимальную подачу тока. Ток будет поступать через щетки 36 и Токосъемочные кольца 34, выводы 22, на обмотку катушки 18. Произойдет намагничивание ведущего диска 4, фиг.4, и вместе с ним будут намагничиваться выступы 23, которые создадут магнитный поток Ф. Ведомый диск 3 будет подмагничиваться постоянным магнитом 14 и всегда будет обращен к ведущему диску 4 северным полюсом N. Выступы 16 и 17, которого, будут иметь также северный полюс N. В результате разноименной полюсации между ведущим и ведомым дисками 3 и 4 произойдет притяжение. Диск 3 переместится по шлицам 13 и своими выступами 16 и 39, фиг.3, войдет во впадины 30, ведущего диска, а выступы 23 и 38 ведущего диска войдут во впадины 30 и 31 ведомого диска. Избыточная захваченная жидкость между дисками, будет вытесняться через окна 32 и 34 обратно в полость 27 корпуса. Так как частицы порошка будут оказываться крупнее масленой пленки, поэтому порошок будет размазываться по поверхности дисков и, этим самым, будет создаваться хорошее условие дискам для сцепления между собой. Кроме того, при набегании выступов 39 одного диска, на радиальные впадины 31 и выступы 38, другого диска, объем полостей будет уменьшаться, и давление жидкости будет резко возрастать и приводить ведомый диск во вращательное движение. В этом случае вращательный момент будет передаваться между дисками за счет скольжения дисков. При полном сжатии дисков будет происходить полная передача вращения с ведущего вала на ведомый вал.

Для того, чтобы произвести разъединение валов, необходимо контакты двухполюсного переключателя П перекинуть в верхнее положение. В этом случае произойдет смена полярности тока в проводниках, а в обмотке катушки электромагнита 18 произойдет переполюсация. На ведущем диске 4 и выступах 23 создастся северный полюс N. При создании однополярности на дисках 3 и 4, диски полумуфт будут расталкиваться между собой. При этом выступы 16 ведомого диска 3 начнут выталкиваться из впадин 30 ведущего диска. В результате этого диски разомкнутся. Ведомый диск 3 переместится по шлицам 13 к стенке 1 корпуса. Валы 5 и 6 разомкнутся между собой и вращение передаваться не будет. Жидкость с порошком снова будет засасываться в полости между дисками через окна 32 и 33.

Изменить степень сцепления между дисками полумуфт можно также за счет резистора R. При уменьшении подачи тока на катушку 12 электромагнита, сила сцепление дисков будет уменьшаться, а при увеличении подачи тока будет происходить увеличение сцепления между дисками. При полном отключении тока, сцепление дисков будет происходить только за счет силы притяжения постоянного магнита 14.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Порошковая муфта сцепления с приводом управления, содержащая разъемный корпус с установленными соосно валами, на которых закреплены ведущий и ведомый диски полумуфт, на торцевых поверхностях которых выполнены несколько канавок и выступов, расположенных относительно друг друга концентрично, которые взаимодействуют друг с другом, торцевые поверхности обеих дисков разбиты на несколько секторов радиальными впадинами, в полости корпуса помещается алюминиевый порошок с масленичной жидкостью, отличающаяся тем, что порошковая муфта сцепления снабжена электромагнитным приводом управления, включающим в себя обмотку катушки электромагнита, закрепленную на втулке ведущего диска полумуфты, постоянный магнит, выполненный кольцеобразной формы и закрепленный на втулке ведомого диска полумуфты, выводы обмотки катушки выведены по каналам, выполненным в теле ведущего вала, за пределы корпуса и соединены с токосъемочными кольцами, установленными на выходящем конце ведущего вала, токосъемочные кольца изолируются от вала изоляционной втулкой и закрываются крышкой, которая крепится болтами к стенке корпуса, токосъемочные кольца взаимодействуют с токосъемочными щетками, которые закрепляются на крышке и соединяются посредством проводников с контактами двухполюсного переключателя, противоположные контакты переключателя соединяются с клеммами источника постоянного тока в одну проводную цепь, между переключателем и щетками устанавливается регулируемый резистор.

Порошковые муфты

В непрерывных следящих приводах особ. пред. порошковые и гистерезисные муфты. Они универсальны, возможно плавное и прерывистое регулирование момента на выходном валу привода. Принцип работы электромагнитной порошковой муфты основан на взаимодействии магнитных и механических сил; рабочий воздушный зазор заполнен ферромагнитным порошком, который разделяет ведущую и ведомую части муфты.

При отсутствии тока в управляющей обмотке муфты ведущая часть этой муфты вращается вместе с якорем приводного двигателя, а ведомая часть неподвижна. Наполнитель – ферромагнитный порошок. При протекании тока по обмотке управления муфты в ее магнитопроводе возникает магнитный поток, силовые линии которого перпендикулярны образующим поверхностям рабочего зазора. Под действием этого потока отдельные частицы порошка намагничиваются и взаимодействуют с другими частицами, образуются магнитосвязанные цепочки. Множество таких цепочек связывает поверхности ведущих и ведомых частей муфты, создают определенное усилие, препятствующее смещению этих частей относительно друг друга. Величина усилия зависит от величины магнитной индукции в рабочем зазоре, а след. и от тока в обмотке управления муфты. Чем > этот ток, тем > момент, созд. муфтой. При некотором значении тока управления происходит насыщение магнитопровода муфты. Дальнейшее увеличение тока муфты не изменяет существенно поток в рабочем зазоре, след., не приводит к росту момента.

Момент М 0 обусловлен силами трения частиц. Пока момент нагрузки < момента, который может передавать муфта, ведомая и ведущая части муфты вращаются синхронно. При нарушении этого условия происходит проскальзывание ведомой части относительно ведущей. Режим скольжения – рабочий режим порошковой муфты в процессе регулирования угловой скорости ведомой части муфты. Скольжение происходит между частицами порошка (в центре рабочего зазора – в середине воздушного зазора). Рабочие поверхности не подвержены износу от трения. Для защиты порошка от механического и химического разрушения, для лучшей теплопроводности ферромагнитный наполнитель кроме основной составляющей (железа) содержит смазывающие компоненты (графит, тальк, минеральные масла, керосин).

Достоинства порошковых муфт:

1. обеспечивает ограничение момента на валу двигателя;

2. регулирует частоту вращения выходного вала при нерегулируемом двигателе;

3. большое усиление по мощности.(Pвых до 400 Вт, Pупр=1,5..5 Вт).

Недостатки:

1. по сравнению с регулируемым ЭД имеет более сложную конструкцию, большое влияние тепла.

2. ограниченные условия скольжения до 1200 об/мин (муфту ставят после редуктора в высокоскоростных двигателях)

3. непостоянство магнитных свойств порошка при изменении температуры окружающей среды, влажности.

Гистерезисная муфта.

Принцип действия близок к принципу действия гистерезисного двигателя, основанный на явлении магн. гистерезиса. Состоит из ведомой части (несет гистерезисный слой из материала с большими удельными потерями на гистерезис), ведущая часть – индуктор (двух или многополюсная магнитная система). В синхронном режиме момент на ведомом валу:

где p – число пар полюсов муфты

Pr – удельные потери на гистерезис на 1 цикл перемагничивания, пропорционален площади петли гистерезиса

Vк – объем перемагничиваемого слоя.

Постоянство гистерезисного момента при переменной частоте вращения – главное преимущество гистерезисных муфт. Разгон синхронной части до синхронной частоты – доли сек.

Гистерезисная муфта не имеет недостатков, свойственных порошковым муфтам. Максимальная угловая скорость гистерезисной муфты в 5..6 раз больше, чем у порошковой, срок службы больше. Высокая стабильность характеристик. Эту муфту часто используют при работе ЭП на упорах.