7..4. Электромагнитные порошковые муфты
Принцип действия электромагнитной порошковой муфты основан на свойстве жидкой или порошкообразной ферромагнитной массы (наполнителя муфты) увеличивать свою вязкость и прилипать к поверхности намагниченных элементов конструкции муфты под действием магнитного поля. Такие муфты выполняют двух типов: дисковые и цилиндрические.
Ферромагнитный наполнитель с жидкой основой представляет собой частицы карбонильного железа диаметром 10-2…10-4 мм, взвешенные в масле или в другой химически малоактивной жидкости. Ферромагнитная масса с твердой основой – это смесь порошкообразного железа с порошком графита или талька.
По существу порошковая муфта является фрикционной. Но в отличие от рассмотренной в п. 7.3 муфты передача вращающего момента от ведущей части муфты ведомой части (например, от ведущего диска ведомому диску) в порошковой муфте происходит не за счет трения сжимаемых поверхностей, а за счет повышения вязкости ферромагнитного наполнителя муфты. Когда катушка, по обмотке которой протекает ток, создает магнитное поле, частицы железа, располагаясь по силовым линиям поля, образуют цепочки. Наполнитель как бы загустевает, связывая в единое целое ведущий и ведомый подвижные элементы муфты. В результате возникает момент трения, величина которого зависит от напряженности магнитного поля.
Порошковую муфту можно применять как релейное или как линейное исполнительное устройство. В последнем случае возможность плавного (по линейному закону) управления передачей механической энергии основана на пропорциональной зависимости момента трения муфты от управляющего тока в обмотке намагничивающей катушки.
Порошковые муфты экономичнее фрикционных муфт, имеют меньшие габариты. Например, при одинаковом токе управления порошковые муфты создают момент трения в полтора раза больший, чем фрикционные муфты. Повышенное быстродействие является основным достоинством порошковой муфты.
Недостатками являются: сложность конструкции; необходимость защиты подшипников от попадания в них порошка; необходимость периодической замены ферромагнитного наполнителя из-за постепенного его «старения» и утраты ферромагнитных свойств.
Промышленность выпускает порошковые муфты серии БПМ.
7.5. Электромагнитные асинхронные муфты
Электромагнитные асинхронные муфты называют также муфтами скольжения. Свойства асинхронной муфты схожи со свойствами асинхронного двигателя.
Асинхронная муфта состоит (рис. 7.3а) из якоря 2, закрепленного на ведущем валу 1 и индуктора 4 с катушкой возбуждения 3. Индуктор закреплен на ведомом валу 6. Катушка питается от источника постоянного тока через контактные кольца и щетки 5.
Якорь 2 вращается в магнитном поле, созданном обмоткой катушки 3 индуктора 4. В якоре индуцируются вихревые токи. Они взаимодействуют с полем индуктора в результате чего создается вращающий момент, направленный в сторону вращения якоря. Под действием этого момента индуктор приходит во вращение.
Вращающий момент, переданный таким образом от якоря на индуктор, является асинхронным моментом, т.е. в муфте существует скольжение. Следовательно, частота вращения ω2 ведомого вала всегда меньше частоты вращения ω1 ведущего вала, так как только при этом условии в якоре индуцируются вихревые токи.
Свойства электромагнитной асинхронной муфты определяются ее механической характеристикой (рис. 7.3б). Зависимость частоты вращения ω2 ведомого вала от момента нагрузки МН у муфты более значительна, чем у асинхронного двигателя. Механическая характеристика мягкая. Частоту вращения ведомого вала можно изменять, варьируя силой тока IВ в обмотке возбуждения.
Достоинства асинхронной муфты: плавность передачи вращающего момента на ведомый вал; простота конструкции; возможность плавного регулирования частоты вращения; отсутствие фрикционных элементов, подверженных механическому износу.
Недостатки: низкий КПД из-за значительных потерь на вихревые токи; невысокие массогабаритные показатели.
В некоторых конструкциях асинхронных муфт для повышения КПД предусматривают короткозамкнутую обмотку на якоре, и сердечники индуктора и якоря выполняют шихтованными.