Электромагнитные муфты.

Электромеханические муфты служат для передачи движения от одного вала к другому по сигналам управления, т. е. их можно рассматривать как дистанционно управляемые выключатели ме­ханического движения. С помощью электромеханических муфт можно осуществить быстрое соединение или рассоединение и торможение элементов конструкции электропривода или объекта управления. Некоторые виды муфт позволяют плавно регулиро­вать частоту вращения и момент, передаваемый на ведомый вал. Муфты конструируют так, чтобы в случае резкого увеличения на­грузки (Мн > Мвр) происходило проскальзывание между веду­щим и ведомым элементами конструкции муфты. Это защищает двигатель от вынужденной остановки во включенном состоянии (что обычно приводит к аварии двигателя).

Электромеханические муфты широко используются в электро­механических приборах, лентопротяжных механизмах, в станках с ЧПУ, автоматических манипуляторах, цифропечатающих устрой­ствах ЦВМ и т. д.

В зависимости от характера связи между ведущим и ведомым элементами конструкции электромеханические муфты делятся на муфты с механической связью и муфты со связью через магнит­ное поле (индукционные). В муфтах с механической связью вра­щающий момент от ведущего вала к ведомому передаются за счет трения — сухого или вязкого.

Электромеханические муфты сухого трения получили название фрикционных (рис. 4-3). Двигатель привода 1 непрерывно вращает ведущий вал с диском 2. При выключенном состоянии движение на ведомый диск 8 не передается, так как якорь электромагнита 5 за счет возвратной пружины 4 находится в правом положении и между дисками 2 и 3 существует воздушный промежуток—зазор.

При включении муфты ток, протекающий по обмотке электромагнита 6, создает магнитное поле и электромагнитную силу F втягивающую якорь внутрь обмотки. Ведомый диск с валом при­жимается к ведущему диску и начинает вращаться, передавая движение на объект управления 7. Вращающий момент, переда­ваемый такой муфтой, зависит от коэффициента трения между ве­дущим и ведомым дисками.

Фрикционная муфта с сухим трением

Пространство между полумуфтами 1 и 2 заполнено ферромагнитной средой 3, состоя­щей, например, из смеси порошка карбонильного или кремни­стого железа и смазывающего вещества (тальк, графит, масло), улучшающего проскальзывание полумуфт при холостом ходе и уменьшающего истирание ферропорошка.

При подаче тока в обмотку 4 ведущей полумуфты 1 возникаю­щее магнитное поле намагничивает отдельные частички железа, которые слипаются между собой, и вязкость ферромагнитной среды 3 увеличивается. Ведомая полумуфта 2 начинает вращаться, передавая движение и объект управления. По мере увеличения тока в обмотке 4 увеличиваются вязкость ферромагнитной среды (среда «твердеет»), сила вязкого трения и значение момента, пе­редаваемого на ведомый диск и вал. Таким образом, фрикционные муфты с вязким трением являются управляемыми, позволяющими плавно регулировать передаваемый вращающий момент, а следо­вательно, и частоту вращения ведомого вала и ОУ.

Достоинствами фрикционных муфт с вязким трением по сравне­нию с муфтами сухого трения являются большие быстродейст­вие, КПД, срок службы, а также возможность плавного регули­рования передаваемого момента. Недостатками—сложность конструкции, утечка ферромагнитной среды через уплотнение, не­обходимость периодической смены ферромагнитного наполнителя (в среднем через 400—500 ч работы) ввиду постепенного окисле­ния и разрушения зерен ферропорошка.

К муфтам со связью через магнитное поле относятся гистерезисные, индукционные (асинхронные и синхронные) и конденса­торные. Эти муфты обладают высокими надежностью, долговеч­ностью, быстродействием, а также возможностью плавно регули­ровать передаваемый вращающий момент.

Асинхронная муфта

На рис. изображена конструкция асинхронной муфты (муфта скольжения). Ведущий вал 4 вращает индуктор, состоя­щий из магнитопровода 3 и катушки возбуждения 2. К индуктору через щетки 5 и контактные кольца 6 подводится во время работы постоянное напряжение L/в. Возникающий магнитный поток замы­кается через воздушный зазор и якорь 1.

В результате взаимодействия токов, индуцирующихся в якоре при вращении индуктора, и создаваемого его обмоткой 2 магнит­ного потока Ф возникает вращающий момент. Якорь начинает вращаться вслед за индуктором и вращать ведомый вал 7. По принципу действия этой муфты необходимо, чтобы якорь вращался несколько медленнее, чем индуктор, так как в противном случае в якоре не будут индицироваться токи и исчезнет вращающий мо­мент. Разность между частотой вращения индуктора (и связан­ного с ним ведущего вала) и частотой вращения ведомого вала называется скольжением, а муфты такого типа часто называют муфтами скольжения.

Достоинствами рассмотренной асинхронной муфты являются высокие надежность, долговечность (срок службы), а также воз­можность плавно регулировать передаваемый момент за счет из­менения напряжения Uв, подводимого к обмотке возбуждения ин­дуктора. Подобные муфты изготавливаются для передачи мощности от нескольких ватт до тысяч киловатт.