3.6. Электромагнитные муфты

Параметры технической характеристики муфт. Электромагнитные муф­ты применяются в автоматичеcких коробках скоростей, приводах подачи и вспомогательных перемещений Они также служат в качестве тормозов и сцеп­ных устройств. В серию ЭIM входят муфты контактного типа исполнения 2 (Э1М...2), бесконтактные исполнения 4 (Э1М...4), тормозные исполнения 6 (Э1М...6). Серию образуют муфты 13 габаритов: от 04 до 16. С увеличением габарита муфты возрастают ее размеры и параметры силовой характеристики.

Для электромагнитных муфт установлены контрольные и информацион­ные значения параметров технической характеристики. Контрольные значения параметров характеризуют новую муфту при нормированной температуре и номинальном напряжении тока, используются при проверке и приемке новых муфт. Информационные значения ряда параметров отличаются от контроль­ных вследствие изменения качества муфты при приработке и износе фрик­ционных дисков в процессе эксплуатации, они зависят также от температуры муфты и масла.

При конструировании механизмов станка муфты выбирают по информа­ционным значениям показателей технической характеристики. Если информа­ционное значение мало отличается от контрольного, термины "информацион­ный" и "контрольный" опускаются. Расчетные параметры, нерегламентиро­ванные техническими условиями, называются справочными.

Основные параметры технической характеристики муфт приведены в табл. 3,25, где М_н — номинальный передаваемый момент, т.е. номинальное (информационное) значение передаваемого муфтой момента при отсутствии скольжения между дисками; М_в- номинальный вращающий момент, т.е. но­минальное (информационное) значение вращающего (Динамического) момен­та включенной муфты при наличии скольжения между дисками, имеющего место при разгоне, реверсе или торможении узла станка; M_{о в} - остаточный вращающий момент, т.е. информационное значение остаточного момента

вращения, развиваемого отключенной муфтой при наличии скольжения между дисками; максимально допустимая частота вращения, справочный параметр; — теплорассеивающая способность муфты, т.е. максимально допус­тимая средняя мощность, рассеиваемая муфтой в повторно-кратковременном режиме с частотой частота включений, обеспечивающая усреднение потерь

Конструкции муфт. Электромагнитная муфта Э1М...2 кон­тактного типа (рис. 3.14, табл. 3.26) устроена следующим образом. Между втулкой 9 и корпусом 2, соединенными между собой немагнитным сварочным швом 1, имеется магнитоизолирующий кольцевой зазор Б. В корпус встроена катушка 5, ток к которой подводится через кольцо 4. Пакет магнитопроводящих фрикционных дисков состоит из дисков двух типов. Внутренние диски 6 расположены на эвольвентных шлицах, нарезанных на втулке 9. Наружные диски 5 имеют 5—8 пазов шириной Ь, в которые входят выступы поводка, соединяющего муфту с деталью механизма. При подаче тока в катушку маг­нитный поток замыкается через корпус 2, пакет дисков, зазор шириной/ и якорь 7. Диски и якорь притягиваются к полюсам корпуса таким образом, что между дисками! возникает фрикционное сцепление и от втулки через внут­ренние и наружные диски момент передается на поводок. После отключения муфты происходит ее расцепление благодаря упругости наружных дисков, бо­ковые поверхности которых не совсем плоские, они имеют жесткую "волну" специальной формы. При этом якорь отходит вправо до упора в бронзовое кольцо 8. Отверстие А предназначено для подвода к дискам смазочного ма­териала.

Конструкция щеткодержателя приведена на рис. 3.15. Щетка 4 удержи­вается в корпусе 3. Постоянный ток напряжением 24 В от положительного полюса источника питания подводится к ней через наконечник 2, к которому присоединяется токопроводящий провод. Наконечник защищен колпачком /. Размер Я может быть равным 66,5 мм, 87,107,127 или 147 мм, a h соответст­венно 19,5 мм, 40, 60, 80 или 100 мм. Ось щеткодержателя направляют по ра­диусу токосъемного кольца. При окружной скорости кольца меньше 10 м/с ставят один щеткодержатель, при 10...20 м/с - два щеткодержателя с взаимно перпендикулярными осями.

Электромагнитная муфта ЭIM..4 бесконтактного типа (рис. 3.16, табл. 3.27) имеет магнитопровод, состоящий из вращающегося корпуса 2 и неподвижного катушкодержателя 1, разделенных зазорами шири­ной и, , предназначенными для снижения теплопередачи от фрикционных дисков к катушке.

Применение муфты ЭIM,.4 более предпочтительно по сравнению с муфтой Э1М...2. Муфту ЭIM,..4 рекомендуется применять при высокой частоте враще­ния, частых включениях, затрудненном для осмотра доступе. Муфту ЭIM...2 следует использовать в тех случаях, когда названные условия не имеют места, а муфту Э1М...4 встроить в узел затруднительно.

Электромагнитная тормозная муфта ЭIM...6 (рис. 3.17, табл. 3.28) имеет поводок 3 в виде фланца, насаженно1 о на корпус 2. Выступы фланца, прикрепленного к корпусу узла, входят в пазы, имеющиеся на наруж­ных дисках. Внутренние диски насажены на шлицевую часть втулки 1. Якорь 5 расположен в кольце 4, прикрепленном к поводку 3, Последний прикреп­ляется к стенке узла одной из своих торцовых плоскостей. При включении муфты тормозной момент, прикладываемый к валу и равный ее вращающему моменту, замыкается на корпус механизма. По окончании торможения вал удерживается моментом, равным передаваемому моменту муфты.

Сопряжение муфт с валом. Посадочное отверстие муфты может относить­ся к одной из трех групп, гладкие (группа А); шлицевые с центрированием по наружному диаметру шлицев (группа Н) ; шлицевые с центрированием по внутреннему диаметру шлицев (груgпа В). Размеры посадочных отверстий приведены в табл. 3.29—3.31.

Встройка муфт в механизмы. Муфту Э1М...2 фиксируют на валу в осевом направлении с помощью втулок. Соседний с муфтой торец поводка должен быть расположен от торца муфты на расстоянии 4...10 мм.

Катушкодержатель муфты Э1М...4 должен быть удержан от вращения. Его устанавливают в расточке крышки 2, закрепленной в корпусе 3, и фиксируют

винтом 1 (рис. 3,18). При встройке муфты ЭIM.,.6 втулку шлицев ой частью помешают со стороны якоря муфты.

Муфты можно устанавливать не только на горизонтальных, но и на верти­кальных валах. В последнем случае их помещают якорем вниз, а муфты ма­лых габаритов (0 4..08) — якорем вниз или вверх. При этом максимально до­пустимая частота вращения составляет соответственно 0,7—0,8 или 0,4—0,5 от указанных в табл. 3.25.

Смазывание узлов с электромагнитными муфтами. В узлы с электромаг­нитными муфтами смазочный материал подводят для того, чтобы смазывать трущиеся поверхности их деталей, удалять продукты изнашивания и отводить теплоту, выделяющуюся вследствие потерь энергии в катушках и дисках муфт, а также в зубчатых передачах и подшипниках.

Количество теплоты (Дж), выделяющейся в течение часа при включениях муфты,

где число включений муфты в течение часа; момент инерции приведенной массы, ; разность частот вращения масс, об/мин; вращающий момент муфты, Н-м; статический момент сопротивления, Н-м; знак "плюс" берут при ускорении массы, "минус" - при торможении. Количество теплоты, выделяющейся в течение часа дисками, вращающи­мися вхолостую,

где номинальный момент, передаваемый муфтой, Н-м; относительная частота вращения дисков, об/мин; коэффициент, характеризую­щий остаточный вращающий момент муфты:

Количество теплоты, выделяющейся в течение часа катушками включен­ных муфт,

где мощность, потребляемая катушками, Вт.

Количество теплоты, выделяющейся подшипниками и уплотнениями,

где мощность потерь в подшипниках, зубчатых передачах и уплотнениях, Вт.

Общее количество теплоты, выделяющейся в узле электромагнитными муфтами,

Для отвода выделенной теплоты подача масла (л/мин) к муфте системой смазывания с внутренним подводом должна составлять

где с — удельная теплоемкость смазочного материала, ; плотность масла, ; допускаемое повышение температуры масла, прокачиваемого через муфты: при естественном охлаждении масла в резервуаре, при искусственном охлаждении.

Подвод масла к электромагнитным муфтам осуществляется внутренним или внешним способом. Внутренний подвод к дискам муфты производится обычно через устройство осевого или радиального типа, центральное и радиаль­ные отверстия, просверленные в валу, на котором находится муфта (рис.3.19).

При внешнем подводе струя масла направляется на диски извне и более на­гретой оказывается внутренняя часть муфты. При применении внутреннего подвода усложняется конструкция узла, но обеспечивается лучшее его охлаж­дение и приблизительно в 3 раза снижается требуемая подача масла.

Подшипники, встроенные в электромагнитные муфты, смазываются раз­брызгиванием масла или струей, которая подается на шейку вала и, отражаясь ею, попадает на подшипники. Подшипники, на которых установлены зубчатые колеса, связанные с муфтами, смазываются струей масла с подачей через ра­диальные отверстия, просверленные в валу.

Муфты серии Э1М смазывают маслом И-20А. К муфтам всех типов оно мо­жет подаваться внешним способом с помощью узла, показанного в табл. 3.32, а к муфтам ЭШ...2 и Э1М...4 еще и внутренним способом — через отверстие d. Подача масла внутренним способом должна составлять 25...50 % подачи поли­вом (табл. 3.32).

Выбор муфт. Тип муфты выбирают с учетом рекомендаций, изложенных выше, а размер путем сравнения параметров переходного процесса в приводе с параметрами, которые могут быть обеспечены при применении данной муфты. Муфта должна удовлетворять пяти условиям.

1 . Номинальный передаваемый момент муфты должен быть больше максимального приведенного к ней статического момента нагрузки имеющего место после включения муфты:, где коэффициент запаса: (меньшие значения принимают при более плавном изменении нагрузки). Например, если муфта применяется в главном приводе станка, момент , приведенный к валу, на котором находится муфта, обусловливается нагрузками при резании в наиболее жестком режиме.

2. Вращающий момент муфты должен быть больше максимального приведенного к муфте момента трогания механизма , т.е.

3. Муфта должна обеспечивать заданные для механизма длительность разгона , торможения и реверса . Если частота вращения увеличивается от до , переходные процессы достаточно длительны, приведенный к валу, на котором находится муфта, момент сопротивления движению равен , то выбранная муфта должна обеспечить время разгона механизма с приве­денным моментом инерции

время торможения при снижении частоты вращения от до

а также время реверса при вращении с частотой

t_рев = t_р + t_T

где в с, в В последнем случае и вычисляют при

4. Для предотвращения самопроизвольного перемещения механизма под действием остаточного передаваемого момента этот момент должен быть меньше приведенного к валу муфты минимального момента сопротивления механизма при движении на холостом ходу, т.е.

,где

5. Средняя мощность потерь должна быть меньше мощности допустимых потерь для выбираемой муфты. Средние потери

где потери на трение; потери холостого хода; ПВ — относительная продолжительность включения муфты, джоулевы потери в обмотке муфты. %;

Потери на трение (Вт) при разгоне

где z — число включений муфты в течение часа. Потери на трение при торможении

при реверсе

Потери холостого хода

где относительная частота вращения дисков при отключенной муфте.