Исунок 17.11 — Дискова діафрагмова муфта

Під тиском повітря, що поступає в камеру між діафрагмою і кришкою, пустотілий диск разом із натискним переміщається на довжину сумарного зазору між поверхнями, що труться, що складає для дводискової муфти 8-14 мм залежно від ступеня зносу фрикційних накладок. При подальшому збільшенні тиску відбувається зчеплення муфти і передача обертального моменту від вала вільно сидячої на ньому ланцюгової зірочки. При випуску повітря з камери пружини 8 муфти розтискаються і відводять диски у вихідне положення. Натискні пристрої дискових муфт можуть бути пневмокамерного і поршневого типів.

Момент зчеплення дискової муфти не залежить від частоти її обертання. При однакових габаритах дискова муфта в порівнянні з циліндричною має значно більший момент зчеплення. Наприклад, при тиску в камері 0,7 МПа шино-пневма-тична муфта МШ 1070-200 при 500 об/хв має момент зчеплен-ня 40 кНм, а дводискова муфта того ж діаметра  М = 100 кНм [3]. Однак дискові муфти не допускають кутових і особливо радіальних зміщень, що викликають швидкий знос фрикційних пар. Крім того, дискові муфти дорожчі у виготовленні і гірше прохолоджуються. Зазначені недоліки обмежують їхнє застосування в бурових машинах.

Момент зчеплення дискової муфти

, (17.3)

де — осьове навантаження, створюване натискним пристроєм, з врахуванням протидії пружин; — радіус рівнодіючих сил тертя; — число пар, які взаємодіють, рівне подвоєному числу дисків із фрикційними накладками.

Радіус рівнодіючих сил тертя з точністю до 3% може бути визначений із вираження

де і - зовнішні і внутрішній діаметри фрикційного диска.

Осьове навантаження залежить від тиску в камері натискного пристрою, її опорної площі і протидії пружин:

де — тиск у камері натискного пристрою; — тиск, необхідний для переміщення натискного диска на розмір сумарного зазору між дисками; — площа опорної поверхні камери; — жорсткість пружин у муфті; — попередній натяг пружини; — сумарний зазор між дисками муфти.

Підставляючи отримані значення у формулу (17.3), одержимо

Дискові муфти вибирають відповідно до умови де — момент зчеплення муфти; — обертальний момент від діючого навантаження; — запас зчеплення.

Момент зчеплення й інші технічні параметри дискових муфт приведені в довідниках [3, 29].

17.4 Електромагнітні муфти

Зчеплення електромагнітних муфт здійснюється під дією сил магнітного притягання, що виникають при включенні постійного струму в обмотку збудження муфти. У бурових установках застосовуються індукційні муфти ковзання, що зчіплюються через магнітне поле, і феропорошкові муфти, що мають електромеханічний зв'язок.

Електромагнітна муфта ковзання (ЕМС) складається з концентрично розташованих якоря 1 і індуктора 2, на якому встановлена обмотка збудження 3 (рис. 17.12). При включенні постійного струму в обмотку збудження виникає магнітний потік, що наводить у якорі змінну електрорушійну силу, в результаті чого виникає струм якоря. Взаємодія струму якоря з магнітним потоком полюсів індуктора приводить до виникнення електромагнітного моменту, під дією якого відомий вал 4 починає обертатися в напрямку головного вала 5. Розмір обертального моменту ЕМС залежить від частоти обертання якоря щодо індуктора і сили струму збудження.

Рисунок 17.12 — Електромагнітна муфта

На рис. 17.13 показана механічна характеристика електромагнітної муфти ковзання, що виражає у відносних координатах залежність частоти обертання відомого вала від розміру моменту сил опору обертанню при заданих обертальному моменті і частоті обертання головного вала . Частота обертання відомого вала муфти завжди менше частоти обертання головного вала, тому що тільки при ковзанні в якорі виникають струми, що створюють електромагнітний момент. Зі збільшенням моменту сил опору частота обертання відомого вала муфти знижується. Момент, переданий ЕМС, падає зі зменшенням струму збудження.

— номінальна сила струму збудження;

Рисунок 17.13 — Механічна характеристика електромагнітної муфти сповзання

В електромагнітній порошковій муфті (МЕП) зазор між головною і відомою напівмуфтами заповнюється порошком із технічно чистого заліза. Внаслідок цього зростають магнітна проникність зазору й обертальний момент, електромагнітної порошкової муфти при незмінному струмі збудження практично не залежить від частоти обертання. Якщо момент сил опору, прикладений до відомої частини муфти, перевищує робочий момент МЕП, то відбувається прослизання.

Тривалість прослизання залежить від здатності муфти розсіювати тепло і обмежується температурою нагрівання, що допускається, обмотки збудження і підшипників муфти. При надмірному навантаженні частота обертання відомої напівмуфти падає до нуля і муфта переходить у режим повного ковзання. Електромагнітні порошкові муфти вигідно відрізняються від ЕМС масою, габаритами і потужністю, необхідної для збудження обмоток. Однак через знос порошку в процесі експлуатації і змерзання його при низьких температурах повітря відбувається заклинювання муфти. Ці недоліки обмежують застосування МЕП.

Технічна характеристика електромагнітних муфт

457