15.3 Управляемые муфты

С помощью управляемых, называемых также сцепными, муфт можно в процессе работы соединять и разъединять валы.

Муфты с ручным управлением в дистанционно управляемых системах, системах автоматики, различных приводах периферийных устройств ЭВМ практически не применяются. Вместо них использу­ют муфты, управляемые дистанционно с помощью электрических сигналов малой мощности.

Из управляемых сцепных муфт наиболее широко применяются электромагнитные фрикционные и порошковые, обладающие высо­ким быстродействием и позволяющие регулировать передаваемый момент. Они используются также в качестве предохранительных и тормозных устройств.

Управление электромагнитом кулачковых (зубчатых) муфт свя­зано с рядом трудностей, обусловленных плавным сцеплением и рас­цеплением полумуфт, что возможно только при равенстве их угловых скоростей. Наиболее широко используются электромагнитные фрик­ционные муфты. Они обеспечивают плавное сцепление и расцепле­ние валов при любых скоростях. В этих муфтах для соединения валов используются силы трения между поверхностями полумуфт. Прин­ципиальные схемы фрикционных муфт показаны на рис. 15.7. Левые полумуфты закреплены на валах неподвижно, а правые — подвижные (шлицевое, шпоночное соединение) или имеют подвижные элементы. В зависимости от формы рабочих поверхностей фрикционные муфты делятся на однодисковые (рис. 15.7, а), многодисковые (рис. 15.7, б) и конусные (рис. 15.7, в).

Многодисковые муфты получили наибольшее распространение благодаря плавности включения, небольшим габаритам при передаче больших моментов. Оптимальное число дисков 6-10.

В конусных муфтах (рис. 15.7, в) угол а не должен быть меньше угла трения для предотвращения заклинивания и облегчения расцеп­ления; для металлических поверхностей 8...15°.

Рис. 15.7

Необходимая сила прижатия дисков

F=

где Т— передаваемый муфтой момент; R_ср — средний радиус поверх­ностей трения;f— коэффициент трения: f = 0,1...0,4 для стали по ме­таллокерамике; f =0,08 для стали по стали при наличии смазки; п — число поверхностей трения.

Для повышения коэффициента трения рабочие диски изготавлива­ют из фрикционных материалов на основе металлических порошков.

Сила прижатия дисков или конусов создается встроенным в ле­вую полумуфту электромагнитом, на обмотку которого через скользя­щие контакты (кольца и щетки) подается напряжение.

Конструкции многодисковых фрикционных муфт стандартизи­рованы. Их используют при мощностях до 250 Вт и частотах вращения до 4000 об/мин; время срабатывания 28...200 мс. Однодисковые муф­ты проще по конструкции, но габариты их довольно велики.

Порошковые муфты отличаются малой инерционностью, быстро­действием (время срабатывания 5...50 мс), возможностью управлять пе­редаваемым моментом и независимостью передаваемого момента от скорости.

Муфта состоит из трех основных частей (рис. 15.8): неподвижно­го корпуса 1 и двух полумуфт 2, 3. Полумуфты свободно вращаются внутри корпуса. Пространство между полумуфтами заполнено фер­ромагнитной массой 4 в жидком или порошкообразном виде (смесь из мелкодисперсных частиц карбонильного железа и наполнителя в виде талька или графита). Катушка 5 электромагнита располагается в одной из полумуфт или в корпусе. Если электромагнит не включен (при нулевой напряженности магнитного поля), то вязкость ферромагнитной массы небольшая и полумуфты механически не связаны. При подаче сигнала управле­ния на катушку электромагнита и прохождении магнитного потока через рабочие зазоры ферромагнитные частицы намагничиваются и располагаются вдоль силовых линий. Вязкость ферромагнитной массы увеличивается, механически связывая полумуфты. При увели­чении интенсивности магнитного поля растут вязкость ферромагнит­ной массы и передаваемый момент. Жидкостные муфты работают плавнее, чем порошковые, но требуют более совершенных уплот­нений.

Рис. 15.8

Конструкции порошковых муфт стандартизированы (серия БПМ) и подбираются по передаваемому моменту и частоте вращения вала.