Муфта электромагнитная порошковая. Порошковые муфты. Электромагнитная муфта ЭТМ

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.

3 037су2 полненным ферромагнитным порошком, корпус и ротор с магнитонроводами, имеюшимл продольные пазы увеличивающие объем рабочего эаэора f2: . Эта муфта наиболее близка к изобретению по технической сущности и достигаемому результату, Такая конструкция муфты очень удачно решает. вопрос повышения передаваемого крутящего момента путем увеличения количества ферромагнитного порошка. Причем, III увеличение количества последнего не сказывается на работе муфты вхолостую. Указанные положительные качества обеспеч иваются эа счет выполнения на рабочих поверхностях магнитопроводов пазов, идущих параллельно оси муфты. Однако для того, чтобы достинуть увеличения крутящего мс мента в 2- 3 раза необходимо увеличить количество ферромагнитного порошка более, чем в 4 раза. Такое увеличение требует выполнения либо глубоких, либо широких пазов, Выполнение глубоких пазов явно неэффективно, так как затрудняется затягивание

f и формирование полноценных связок, передающих крутящий момент. Неэффективность заключается еще и в том, что магнитный поток желательно направить полностью через рабочие зазоры, а не рассеивать его по магнитопроводу, В случае же выполнения широких пазов плошади рабочсй поверхности магнитопроводов недостаточно для формирования связок иэ всего засыпанного количества порошка. В результате описываемая конструкция муфты обладает величиной проскальзывания полумуфт 35-40 см/ при

35 передаваемых моментах более 1200 кг/см, В результате такой величины проскальзывания температура за этот период увелин чивается на 25 С, Это явление отрицательно сказывается на свойстве магнитной проницаемости рабочих поверхностей муфты, выполняемых, как известно, иэ магнитомягкого материала и имеющего чувствительность к каждому градусу повышения температуры.

Целью изобретения является уменьшение

45 скольжения и повышения магнитной проницаемости.

Для этого в боковых стенках продольных пазов выполнены дополнительные полости и радиальные сквозные,прорези, соединяю50 щие эти полости с кольцевой полсстью муфты, заполненной порошком, На фиг. 1 представлена электромагнит ная порошковая муфта, продольный разрез, на фиг, 2 - разрез АА на фиг. l; на фиг. 3 вЂ” рабочая поверхность магнитопровода.

Электромагнитная порошковая муфта содержит концентрично расположенные с ра60 бочим зазором образующим полость. .. юлуубуфты 2 и 3, Первая из них ведомая, Она предназначена для передачи крутящего момента через зубчатое колесо 4, установленное на кольцевой поверхности 5 ее корпуса 6. В крышках 7 и 8 последнего посажены подшипники 9 и 10. Вторая полумуфта 3 - ведущая представляет собой установленный в подшипниках 9 и 10 при водимый от первичного двигателя ведущий вал 11. На последнем расположен ротор

12, в кольцевом пазу которого закреплена обмотка возбуждения 13. Рабочие части полумуфт выполнены иэ магнитомягкого материала и представляют собой магнитопроводы 14. .Указанные магнитопроводы 14 имеют заполняемые -ферромагнитным порошком про» дольные пазы 15 и дополнительные полости 16. Последние увеличивают объем порошковой емкости и соединены радиаль ными сквозными прорезями 17 с кольцевой полостью 1. Сквозные прорези 17 предназначены для свободного выхода порошка на рабочие поверхности 18 магнитопроводов и для равномерного распределения порошка по всему свободному объему кольцевой полости 1.

Электромагнитная порошковая муфта работает следующим образом. Ведущий вал

11„ IIPIIIIOIIHMII I 0 P IIIeHIIe IIe II HI,I паагателем, вращаясь в подшипниках 9 и 10, увлекает во вращение ротор 12, При отсутствии тока управления ферромагнитный порошок с помощью дополнительных полостей

16 и прорезей 17 равномерно распределяется по кольцевой полости l и продольным пазом 15. Из последних во время вращения избыточная часть порошка перемещается в дополнительные полости 16. При подаче тока к обмотке возбуждения 12 в магнитопроводе 14 возникает магнитный поток. Его силовые линии проходят по полумуфге 2 через слой порошка, по полумуфте

3 и снова через слой в полумуфту 2, обрадуя замкнутую цепь, При этом находящийся В пазах 15 и полостях 16 ферромагнитный порошок затягивается через прорези

17 на рабочие поверхности 18 магнитопроводов 14. Поступивший на рабочие поверхности порошок "затвердевает", сцепляясь с полумуфтой 2. В результате сцепления зубчатое колесо 4 получает вращение с угловой скоростью, соогветс гвуюнгей скорос "и вращения ведущего вала.

Выполнение на магнитопроводах полостей и сквозных прорезей обеспечивает увеличение рабочей поверхности магнитопроводов до

30%, что способствует формированию прочных связок из всего засыпанного количества порошка, и увеличение скорости формирования

Риз. 1 связок за счет направленного и равномерного распределения ферромагнитного порошка на рабочей поверхности.

Указанные факторы обеспечивают уменьшение времени относительного проскальзы ваиия полумуфты в 4,5 раза, что в совокупности с более равномерным распределением порошка во время холостого хода

10 снижает тепловыделения более, чем в

2,5 раза. Уменьшение тепловыделений способствует увеличению как свойств магнитной проницаемости материала магнитопроводов, так и срока службы ферромагнитного 1 порошка.

Формула изобретения

Электромагнитная порошковая муфта по авт. св, No 332263, о т л и ч а ю ш а я» с я тем, что, с целью уменьшения скольжения и повышения л агнитной проницаел1ости, в боковых стенках продольных пазов выполнены дополнительные полости н радиальные сквозные прорези, соединяюшие эти полости с кольцевой полостью муфты, заполненной порошком.

Г!сточники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Г1атецт Франции И. 1231768 кл Р 16 3 37/02, 1960.

Электромагнитная муфта по принципу действия напоминает асинхронный двигатель, в то же время отличаясь от него тем, что магнитный поток в ней создастся не трехфазной системой, а возбуждаемыми постоянным током вращающимися полюсами.

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.

Электромагнитная муфта является индивидуальным регулятором скорости и представляет собой электрическую машину, служащую для передачи вращающего момента от ведущего вала к ведомому при помощи электромагнитного поля, и состоит из двух основных вращаюших частей: якоря (в большинстве случаев представляет собой массивное тело) и индуктора с обмоткой возбуждения. Якорь и индуктор механически жестко не связаны между собой. Как правило, якорь соединяется с приводным двигателем, а индуктор - с рабочей машиной.

При вращении приводным двигателем ведущего вала муфты в случае отсутствия тока в обмотке возбуждения индуктор, а вместе с ним и ведомый вал остаются неподвижными. При подаче постоянного тока в обмотку возбуждения в магнитной цепи муфты (индуктор - воздушный зазор-якорь) возникает магнитный поток. При вращении якоря относительно индуктора в первом наводится ЭДС и возникает ток, взаимодействие которою с магнитным полем воздушного зазора обусловливает появление электромагнитного вращающего момента.

Электромагнитные индукционные муфты можно подразделить по следующим признакам:

по принципу вращающего момента (на асинхронные и синхронные);

по характеру распределения магнитной индукции в воздушном зазоре;

по конструкции якоря (с массивным якорем и с якорем, имеющим обмотку типа беличьей клетки);

по способу подачи питания в обмотку возбуждения; по способу охлаждения.

Наибольшее распространение получили муфты панцирного и индукторного типа благодаря простоте конструкции. Такие муфты состоят в основном из зубчатого индуктора с обмоткой возбуждения, насаженного на один вал с токопроводящими контактными кольцами, и гладкого цилиндрического массивного ферромагнитного якоря, соединенного с другим валом муфты.

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. 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 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. 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.

Электромагнитные муфты: а - схема муфты сухого трения, б - механическая характеристика муфты трения, в - схема муфты вязкого трения, г - схема схватывания ферритового наполнителя, д - механическая характеристика муфты вязкого трения, е - схема муфты скольжения, ж - механическая характеристика муфты скольжения.

Муфта скольжения состоит из двух зубовидных полумуфт (см. рис. 1, е) и катушки. При подаче тока в катушку образуется замкнутое магнитное поле. При вращении муфты проскальзывают одна относительно другой, в результате чего образуется переменный магнитный поток, это и является причиной возникновения э. д. с. и токов. Взаимодействие образовавшихся магнитных потоков приводит во вращение ведомую полумуфту.

Характеристика фрикционной полумуфты приведена на рис. 1, ж. Основное назначение таких муфт - создавать наиболее благоприятные условия пуска, а также сглаживать динамические нагрузки при работе двигателя.

Электромагнитные муфты скольжения имеют ряд недостатков: низкий коэффициент полезного действия при малых скоростях, малый передаваемый момент, низкая надежность при резком изменении нагрузки и значительная инертность.
На рисунке ниже приведена принципиальная схема управления муфтой скольжения при наличии обратной связи по скорости с помощью тахогенратора, связанного с выходным валом электропривода. Сигнал с тахогенератора сравнивается с задающим сигналом, и разность этих сигналов подается на усилитель У, с выхода которого питается обмотка возбуждения муфты ОВ.

П ринципиальная схема управления муфты скольжения и искусственные механические характеристики при автоматическом регулировании

Эти характеристики располагаются между кривыми 5 и 6, которые соответствуют практически минимальному и номинальному значениям токов возбуждения муфты. Однако увеличение диапазона регулирования частоты вращения привода связано со значительными потерями в муфте скольжения, которые в основном складываются из потерь в якоре и в обмотке возбуждения. Причем потери якоря, особенно с увеличением скольжения, значительно преобладают над другими потерями и составляют 96 - 97 % максимальной мощности, передаваемой муфтой. При постоянном моменте нагрузки частота вращения ведущего вала муфты постоянна, т. е. n = const, ω = const.

У электромагнитных порошковых муфт соединение между ведущей и ведомой частями осуществляется за счет повышения вязкости смесей, заполняющих зазор между поверхностями сцепления муфт при увеличении магнитного потока в этом зазоре. Главным компонентом таких смесей являются ферромагнитные порошки, например карбонильное железо. Для устранения механического разрушения частиц железа из-за сил трения или их слипания добавляют специальные наполнители - жидкими (синтетические жидкости, индустриальные масло или сыпучими (оксиды цинка или магния, кварцевый порошок). Такие муфты обладают высокой скоростью срабатывания, однако эксплуатационная надежность их является недостаточной для широкого применения в станкостроении.

Рассмотрим одну из схем плавного регулирования скорости вращения исполнительным двигателем ИД, работающего через муфту скольжения М на исполнительный механизм ИМ.

Схема включения муфты скольжения для регулирования скорости вращения исполнительного механизма

При изменении нагрузки на валу исполнительного механизма выходное напряжение тахогенератора ТГ также будет изменяться, в результате чего разность магнитных потоков Ф1 и Ф2 электромашинного усилителя будет увеличиваться или уменьшаться, изменяя тем самым напряжение на выходе ЭМУ и величину силы тока в обмотке муфты.

Электромагнитные муфты ЭТМ

Электромагнитные муфты трения ЭТМ (сухие и масляные) позволяют производить пуск, торможение и реверсирование за время до 0,2 с, а также осуществлять десятки включений в течение 1 с. Управление муфтами и их питание осуществляется постоянным током напряжением 110, 36 и 24 В. Мощность управления составляет не более 1 % мощности, передаваемой муфтой. По конструкции муфты бывают одно- и многодисковые, нереверсивные и реверсивные.

Электромагнитные муфты серии ЭТМ с магнитопроводящими дисками выполняют контактного исполнения (ЭТМ2), бесконтактные (ЭТМ4) и тормозные (ЭТМ6). Муфты с контактным токоироводом отличаются невысокой надежностью из-за наличия скользящего контакта, поэтому в наиболее качественных приводах используют электромагнитные муфты с неподвижным токопроводом. Они имеют дополнительные воздушные зазоры.

Муфты бесконтактного исполнения отличаются наличием составного магнитопровода, образуемого корпусом и катушкодержателем, которые разделены так называемыми балластными зазорами. Катушкодержатель смонтирован неподвижно, при этом исключаются элементы контактного токопровода. За счет зазора снижается теплопередачи от фрикционных дисков к катушке, что повышает надежность муфты в тяжелых режимах работы.

В качестве ведущих целесообразно использовать муфты исполнения ЭТМ4, если это допустимо по условиям встройки, а в качестве тормозных - муфты исполнения ЭТМ6.

Муфты ЭТМ4 надежно работают при высокой частоте вращения и частых включениях. Эти муфты менее чувствительны к загрязнению масла, чем ЭТМ2, наличие у которых твердых частиц в масле может вызвать абразивный износ щеток, поэтому муфты ЭТМ2 могут применяться, если указанные ограничения отсутствуют и монтаж муфт ЭТМ4 по условиям конструкции узла затруднителен.

В качестве тормозных необходимо применять муфты исполнения ЭТМ6. Муфты ЭТМ2 и ЭТМ4 не следует применять для торможения по «обращенной» схеме, т. е. при вращающейся муфте и неподвижно закрепленном поводке. Для выбора муфт необходимо оценить: статический (передаваемый) момент, динамический момент, время переходного процесса в приводе, средние потери, единичную энергию и остаточный момент покоя.

Область применения порошковых муфт определяется принципом их действия. Наибольшее распространение изделие получило на предприятиях, которые используют в своей работе перемоточные станки и оборудование для разрезания бобин. В таких устройствах за счет порошковых муфт и магнитного порошка происходит передача крутящего момента к работающим валам.

Порошковые муфты удобны тем, что за счет изменения напряжения в обмотке возбуждения можно плавно регулировать крутящий момент. Чтобы передать момент, к муфте необходимо подключить постоянное напряжение. Чтобы произошла передача крутящего момента, используется специальный магнитный порошок.

Существует ряд обстоятельств, когда использование порошковых муфт имеет большую целесообразность. Если необходимо быстрое срабатывание механизма, то на помощь приходят муфты, в которых одним из действующих компонентов является специальный порошок.

Для слаженной работы всего узла у нас вы можете приобрести также контроллеры для порошковых муфт . При помощи прибора происходит функциональное регулирование работы муфты.

Принцип работы порошковых муфт сцепления и порошковых тормозных муфт основан на взаимодействии различных компонентов. Важным элементом является особый порошок, который на нашем складе всегда имеется в достаточном количестве в герметичной фасовке по 100 грамм. Порошок, как главная часть наполнителя, используется вместе с муфтой, которая имеет ведомую и ведущую составляющую.

Для работы порошковых муфт используются два режима: сцепление и торможение. Порошковыми муфтами снабжаются тормозные узлы, такое устройство необходимо там, где тормозной момент должен иметь переменные показатели. Муфты сцепления «работают» над плавным пуском, разгоном и своевременной остановкой механизма. А специальный контроллер, который вы можете приобрести на складах нашей компании, способен предотвратить узел от перегрузки.

Представленные на наших складах порошковые муфты и другие изделия, с помощью которых происходит надежная работа всего узла, подлежат эксплуатации при любых климатических условиях. Температурный режим изделий, выпускаемых с европейским качеством, допускает бесперебойную работу от -40 градусов до +90 градусов.

Каждое изделие, предлагаемое нашим заказчикам, проходит тщательную проверку на предмет соответствия требованиям по качеству и надежности и на отсутствие скрытых дефектов.

Более подробную информацию по порошковым муфтам, магнитному порошку, контроллерам и блокам питания можно получить у специалистов нашей компании или в каталогах, размещенных на нашем сайте.