11

Тема 16 Электромагнитные муфты

Передачу вращающего момента с ведущего, входного вала на соостный ведомый вал осуществляется с помощью муфт.

Управляющее воздействие ‑ ток возбуждения, управляемый параметр ‑ момент М₂ ₁ и ₂ ‑ угловые скорости ведущего и ведомого вала.

Классификационными признаками муфт являются:

- управляемость;

- род управляющей энергии;

- характер связи входного и выходного валов;

- принцип управления.

Электромагнитную муфту в сочетании с механической передачей можно рассматривать как усилитель с коэффициентом усиления по мощности

,

или линейноуправляемый трансформатор механической энергии

.

В муфте-усилителе электрический сигнал управляет мощностью, передаваемой от ведущего вала к ведомому, М₁ – момент ведущего вала.

Управляемые муфты по виду статической характеристики скорость вращения ведомого вала – сигнал управления бывают релейными и аналоговыми. Первые после подачи сигнала управления осуществляют жесткое сцепление валов, а вторые – гибкое сцепление, при котором скорость ведомого вала связана плавной зависимостью с управляющим сигналом.

Приводы с управляемыми муфтами обладают большим быстродействием из-за меньшего момента инерции муфт по сравнению с исполнительными двигателями.

Муфты с электрическим управлением делятся на:

- фрикционные муфты, предназначенные в основном для жесткого сцепления валов, это электромеханическая муфта сухого трения с механической связью;

- ферропорошковые – предназначены для гибкого сцепления валов, хотя могут применятся и для жесткого сцепления;

- муфты скольжения – предназначены в основном для гибкого сцепления валов и регулирования частоты вращения ведомого вала при нерегулируемом приводе двигателя. Их называют также асинхронными, индукционными муфтами со связью через поле с электромагнитным управлением.

- гистерезисные.

В общем случае в любой муфте независимо от принципа действия и конструкции имеются ведущая и ведомая части, исполнительный орган, электромагнитная система с управляющим элементом – обмоткой возбуждения.

Электромагнитная муфта может выступать и в качестве электротормоза. В этом случае ведущая часть соединяется с неподвижной деталью машины. Принципиально любая муфта может быть использована для торможения привода. Для тормозов важное значение имеют силовые характеристики по вращающему моменту. Характеристики по передаваемому моменту важны при активной нагрузке, когда тормоз фиксирует механизм, предотвращая непредусмотренные перемещения рабочего механизма. Энергетические и эксплуатационные характеристики муфт полностью сохраняют свое значение и для тормозов.

Силовая характеристика – зависимость момента, развиваемого муфтой, от сигнала управления М(I_у) – электромеханическая характеристика, от времени М(t) – динамическая характеристика, от скольжения М(S) – механическая характеристика. Различают передаваемый и вращающий момент муфты М₁, М₂.

Электромагнитные фрикционные муфты (эфм)

Исполнительным органом являются фрикционные диски, преобразующие нормальную силу в тангенциальную (силу трения).

Основные классификационные признаки:

- количество дисков (одно- и многодисковые);

- положение дисков относительно контура магнитной системы (магнитопроводящие, вынесенные);

- характер трения (в сухую, со смазкой);

- вид токоподвода (контактный, бесконтактный).

Наиболее распространены многодисковые муфты с магнитопроводящими стальными дисками, работающие со смазкой.

Все муфты с магнитопроводящими дисками обладают свойствами самокомпенсации зазора при износе дисков, поскольку изменение толщины последних не влияет непосредственно на остаточный воздушный зазор в системе и, следовательно, не требует его регулирования.

ЭФМ работает в релейном режиме и не пригодна для плавного регулируемого момента.

Быстродействующие муфты однодисковые имеют тонкий промежуточный ведомый диск с малым моментом инерции. Выполняется с малым ходом якоря низковольтными катушками с большими токами и имеют магнитопровод из стали с повышенным электросопротивлением.

Муфта состоит из корпуса с катушкой и токоподводящим кольцом, пакета фрикционных магнитопроводящих дисков, работающих со смазкой, якоря и общей втулки. Внутренние диски расположены на эвольвентных шлицах втулки. Наружные диски имеют пазы для зацепления с подводом – соединительной деталью механизма, в котором используется муфта.

При подаче напряжения на катушку возникает рабочий магнитный поток Ф, якорь и пакет дисков притягиваются к полюсам корпуса и между сжатыми дисками возникает фрикционное сцепление. Момент передается по цепи: втулка – внутренние диски – наружные диски – поводок.

Расцепление фрикционного пакета при отключении муфты обеспечивается упругими наружными дисками с «жесткой» волной. Токоподвод осуществляется с помощью щеткодержателя.

Муфта с бесконтактным токоподводом отличается наличием составного магнитоповода. Такие муфты обладают высокой надежностью при тяжелых режимах работы. При каждом сцеплении муфты происходит нагрев дисков за счет энергии, выделяемой при проскальзывание. Промышленная серия фрикционных муфт – ЭТМ, ЭТМ на номинальные моменты от 16 до 4000 Нм. Допустимое число включений муфты определяется температурой нагрева дисков. Время включения и отключения муфты увеличивается с увеличением габаритов муфт Т_э = 0,07-0,3 с.

Электромагниты муфт выполняются на постоянном токе, что упрощает технологию изготовления и уменьшает габаритные размеры муфты. При питании переменным током выпрямителя могут встраиваться в муфту. Для повышения быстродействия применяется форсировка. Электромагнит муфты изготовляется из сплошного материала и поэтому имеет большую постоянную времени. Для устранения залипания якоря в притянутом состоянии магнитная система должна иметь конечный зазор.