книги из ГПНТБ / Механизмы с магнитной связью

МЕХАНИЗМЫ

С МАГНИТНОЙ

СВЯЗЬЮ

ЛЕНИНГРАД

„МАШИНОСТРОЕНИЕ“

ЛЕНИНГРАДСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ

1973

М 55

Механизмы с магнитной связью. Л., «Машино­ строение» (Ленинградское отделение), 1973, 272 с. Авт.: Л. Б. Ганзбург, Н. П. Глуханов, Е. Д. Рейфе и др.

Книга посвящена проектированию и расчету меха­ низмов, использующих взаимодействие элементов при прохождении через них магнитного потока, т. е. меха­ низмов с магнитной связью. Рассмотрены теория, клас­ сификация, конструкции, методика расчета, динамика привода синхронных магнитных механизмов (муфт вращения, поступательного перемещения, редукторов). Особое внимание в книге уделено герметическому нсполнению магнитных механизмов, позволяющих осуще­ ствить бессальниковую передачу энергии в герметичные объемы аппаратов через тонкостенные сплошные экраны.

Книга предназначена для инженерно-технических работников, занимающихся проектированием, изготов­ лением и использованием магнитных механизмов, а также может быть использована студентами и аспи­ рантами соответствующих специальностей.'

Табл. 28. Ил. 120. Список лит. 42 назв.

Авторы книги: Л. Б. ГАНЗБУРГ, Н. П. ГЛУХАНОВ, Е. Д. РЕЙФЕ, А. И. ФЕДОТОВ

М 3133-031 038(01)—73 31—73

Рецензент каид. техи. наук М. Д. Лабзин

© Издательство «Машиностроение», 1973 г.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Синхронные магнитные и электромагнитные механизмы (СММ) находят все более широкое применение в специальных приборах и электроприводах. Для всех них характерна передача энергии не через механические контакты деталей механизмов, а вследствие сил взаимодействия, возникающих при прохождении через эле­ менты механизма магнитного потока. Отсутствие механических контактов обеспечивает возможность работы механизмов в ва­ кууме, при высоких и низких температурах; высокий к. п. д., отсутствие пзиосов, уменьшение шума.

СММ используются в качестве демпферов, динамометров, ре­ дукторов, муфт вращения, механизмов поступательного переме­ щения. Практически почти любой механизм с механическим взаи­ модействием элементов можно выполнить бесконтактным с магнит­ ным взаимодействием элементов. Передача механической энергии магнитным полем и наличие зазора между элементами сделали возможной передачу энергии в герметичные объемы без сальни­ ковых уплотнений через тонкостенные перегородки — металли­ ческие экраны. При наличии внутри аппарата агрессивной или радиоактивной среды, просачивание которой недопустимо, или глубокого вакуума применение подобных герметических меха­ низмов является идеальным решением, обеспечивающим надеж­ ную и безопасную эксплуатацию. •

Исследования и разработки магнитных механизмов (в основ­ ном муфт вращения) проводились во ВНИИТВЧ, ЛМИ, МЭИ, МАИ, НИИхиммаше, СЗПИ, ВНИИнефтехиме и ряде других организаций.

Однако до сих пор в литературе отсутствовало обобщение работ и решение ряда вопросов по теории, методикам расчета, динамике приводов с магнитными механизмами, классификации и конструированию механизмов. Этот пробел и должна в какой-то мере восполнить настоящая книга.

В книге подробно рассмотрены принципы действия механиз­ мов с магнитной связью и дана классификация их.

Влюбом из рассматриваемых механизмов существенную роль

вполучении наибольших значений сил взаимодействия частей

механизма играет конфигурация зубцовых зон (размеры зубцов,

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Ak — векторный потенциал

А о — постоянная, характеризующая связь проводимости и формы зуба

ап — ширина полюса

а— толщина экрана

а— коэффициент апроксимации синуса

В— магнитная индукция

F — суммарная н. с.

fx, — удельная касательная синхронизирующая сила

5

-Н — вектор напряженности магнитного поля

НГ- опт — оптимальная напряженность гистерезисного слоя /іг — высота зубца

ha. м — высота ярма магнита Лм — высота полюса магнита

Л — долговечность подшипников / — ток возбуждения

1 — вектор намагниченности

і— плотность тока

і— передаточное отношение J — момент инерции

kbz — коэффициент гребня зубца

kz — коэффициент числа зубцов kbn — коэффициент ширины паза

М— механический момент

Мш — электромагнитный момент

Мг — гистерезисный момент

М1 — момент, передаваемый одной парой взаимодействующих зуб­

цов Мэм (бф) — электромагнитный момент зубцов, расположенных с зазором

бф

М э д — м о м е н т э л е к т р о д в и г а т е л я

у— угол поворота

у— удельная электропроводность у° — допустимый угол поворота

утах — максимальный допустимый угол поворота 6 — рабочий зазор

бшах — максимальный зазор

7

Г л а в а I

ТЕОРИЯ МЕХАНИЗМОВ С МАГНИТНОЙ СВЯЗЬЮ

1. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ СИНХРОННЫХ МАГНИТНЫХ МЕХАНИЗМОВ

Все синхронные магнитные механизмы состоят из подвижных ведомой и ведущей частей, разделенных зазором и являющихся элементами магнитной системы. В рабочем зазоре магнитопроводы ведущей и ведомой частей выполнены с зубцами (у .реактивных систем) или полюсами (у активных систем). При этом зубцы или полюса перпендикулярны направлению перемещения. В магнитно­ гистерезисных системах в одной из частей располагается индуктор с полюсами, создающий магнитный поток, в другой — гистере­ зисный слой (сплошной или шихтованный), в котором индукти­ руются полюса. При холостом ходе механизма смещение ведущей и ведомой частей отсутствует; существуют лишь силы их взаим­ ного притяжения, действующие радиально.

При появлении нагрузки происходит смещение осей зубцов или полюсов, изменение проводимости зазора и перераспределе­ ние магнитного потока в нем. Е результате этого происходит увеличение электромагнитного момента -системы и возникает касательная сила, стремящаяся вернуть систему в исходное по;, ложение. При вращении одной из частей механизма синхронно вращается и другая.

В гистерезисных муфтах момент создается за счет запаздыва­ ния индукции в гистерезисном материале по отношению к н. с. (намагничивающей силе), создаваемой индуктором, при наличии потерь на перемагничивание в гистерезисном слое. Кроме того, при пусках вследствие различия скоростей вращения ведущей и ведомой частей возникает асинхронный момент за счет вихревых токов в гистерезисном слое. Вследствие этой особенности магнитно­ гистерезисные муфты обладают естественным пусковым моментом.

2.КЛАССИФИКАЦИЯ И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ СИНХРОННЫХ МАГНИТНЫХ МЕХАНИЗМОВ

Все синхронные магнитные механизмы (СММ) можно класси­ фицировать по ряду признаков, определяющих их конструктивные особенности и свойства (схема 1).

9