книги из ГПНТБ / Механизмы с магнитной связью

соответствующему половине гребня зуба. Внутренняя полумуфта состоит из полюсных башмаков 4, соединенных немагнитными щеками 5, и магнита 6. В случае отсутствия на башмаках зубцов (правая муфта) внутренняя полумуфта выполняется целиком из

магнитного сплава. Таким образом, муфта имеет два полюса и может быть намагничена без специальных приспособлений в соб­ ранном виде. Угол рассогласования такой муфты доходит до 90°. Муфта устойчиво работает при передаче вращения с толчками

/2

нагрузки. Вместе с экраном и подшипниками муфта может быть оформлена в виде агрегата, показанного на рис. II.4.

Муфты с магнитом в виде звездочки широко используются в микроприводах. Пример такого привода показан на рис. II.5. Устройство представляет собой агрегат, конструктивно объеди­ няющий в одно целое электродвигатель и экранированную муфту

122

[1,15]. При этом в корпусе двигателя устанавливается герметич­ ный экран. На валу двигателя устанавливается ведущая полу­ муфта. Внутри экрана на подшипниках расположена ведомая полумуфта.

Большим недостатком рассмотренных муфт является значи­

втулка; 5 — наружная полумуфта

полумуфта располагается в корпусе на подшипниках; наружная собрана в обойме, имеющей возможность перемещаться в осевом

.направлении в корпусе. Вследствие этого и происходит изменение потокосцепления полумуфт, а следовательно, и момента.

При необходимости передавать вращение на высоких скоростях используются одноименнополюсные муфты с магнитом в виде втулки с осевой намагниченностью. Конструкция их может быть разнообразной. На рис. II.7 показано устройство экранированной

1 Н. П. Г л у X а н о в, Л. Б. Г а н з б у р г, Н. М. Р у м я н ц е в . Магнитная муфта. Авт. свид. № 230262, 1964; А. А, Д я т л е н к о : Магнитная муфта. Авт. свид. № 312987, 1970.

123

одноимениополюсной муфты с передаваемым моментом 6 Н-м, перепадом давления до 3,03-ІО6 Н/м2 и скоростью вращения до 30000 -об/мин, предназначенной для встраивания. Магнит 3 из материала ЮНДК-24 находится во внутренней полумуфте, устанавливаемой на вал устройства из немагнитной стали Х18Н9Т. На него напрессована прочностная втулка 4, предохраняющая магнит от разрыва центробежными силами. С двух сторон к маг­ ниту прилегают сидящие на шлицах вала диски 2 из стали 45 с полюсными венцами. Экран 1 — цилиндрический, тонкостен­ ный, из стали Х18Н9Т.?Дно стакана утолщено.^На фланце эк-

Рис. 11.8. Одноименнополюсная магнитная муфта (мощность 5 кВт, 3000 об/мин, перепад давлений 3,03-ІО6 Н/м2):

/ — экран; 2 — внутренняя полумуфта с полюсными системами; 3 — магнит; 4 — полюс­ ная система * наружной полумуфты; 5 — корпус наружной полумуфты

рана выполнен уплотняющий зуб и имеются отверстия для креп­ ления на камеру. Муфта данной конструкции с постоянным маг­ нитом может длительно эксплуатироваться без ревизии и разбо­ рок при высокой температуре установки (до 450° С).

В экранированной одноименнополюсной муфте мощностью 5 кВт* скоростью вращения 3000 об/мин,, с перепадом давления до 3,03-ІО5 Н/м2 магнит расположен в наружной полумуфте (рис. II.8). Такая установка магнита вызвана необходимостью защитить его от агрессивной среды, находящейся под экраном. Внутренняя полумуфта защищается от коррозии специальным покрытием. Корпус муфты из стали Х18Н9Т является одновре­ менно прочностным бандажом магнита.

скоростью вращения до 1000 об/мин, представляет агрегат с уста­ новленной консольно наружной полумуфтой. Внутренняя полу­ муфта с магнитом установлена на подшипниках, причем внутрен-

.124

ний расположен в гнезде экрана. Экран, вал внутренней полу­ муфты и корпус выполнены из стали Х.18Н9Т, наружная полу­ муфта и зубцовые зоны внутренней полумуфты — из стали марки Ст.З. В связи с малой скоростью вращения бандажировка маг­ нита не выполнена. Исполнение муфт в виде агрегата более тех-

Рис. 11.9. Конструкция (а) и внешний вид (б) магнитной муфты (момент 1,8 Н-м, 1000 об/мин, перепад давлений 1,51-ІО6— 1,01 • 10"2 Н/м2)

нологично, так как наличие специального корпуса обеспечивает возможность создания конструкции с малыми зазорами, что позволяет уменьшить габариты системы.

___ Мощные Высокоскоростные муфты выполняются, как правило, (Г неподвижным магнитом, установленным в корпусе. Пример такой конструкции показан на рис. 11.10.

Экранированная муфта мощностью 1,5 кВт и скоростью вра­ щения 15 000 об/мин, с перепадом давления 25,25-ІО6 Н/м2 выпол­ нена в виде отдельного агрегата. В корпусе 2 из немагнитного материала АЛ4 установлен неподвижный кольцевой магнит 1, Ведущая полумуфта 3 сварная и состоит из двух деталей 6 из магнитно-мягкой стали 45 с зубцами на внутренней поверхности

125

и немагнитного кольца 4 из стали Х18Н9Т между ними. Магнит­ ный поток, создаваемый магнитом, подводится к ведущей полумуфте 3 двумя кольцами — магнитопроводамй 5. Между коль­ цами и полумуфтой имеется воздушный зазор величиной 0,2 мм. Ведомая полумуфта 7 выполняется заодно с валом и имеет два зубцовых венца, разделенных проточкой. Она выполняется из магнитно-мягкой стали 45.

Рис. 11.10. Одноименнополюсная магнитная муфта с неподвиж­ ным магнитом (мощность 1,5 кВт, 15 000 об/мин, перепад давлений 25,2510в Н/м2):

Муфтам с неподвижным магнитом аналогичны по схеме элек­ тромагнитные муфты с неподвижной обмоткой возбуждения. На рис. 11.11 показано устройство и внешний вид электромагнит­ ной одноименнополюсной муфты с двукратным использованием магнитного потока. Муфта имеет мощность 25 кВт при 5000 об/мин, рассчитана на перепад давлений 3,53 - ІО5— 1,01-10-4 Н/м2.

Муфта имеет сварной корпус 3, состоящий из немагнитного кольца и магнитно-мягких частей. Экран 6 крепится к корпусу винтами. Внутри него в подшипниках вращается внутренняя стальная полумуфта 2 с выходным валом. Наружная полумуфта 1

126

устаноблена на входном валу консольно и сварена из магнитно­ мягких зубцовых зон и немагнитного кольца между ними. Об­ мотка возбуждения 5 надевается на корпус снаружи и прикры­ вается крышкой 4. Такое конструктивное решение позволяет

Рис. 11.11. Конструкция (а) и внешний вид (б) электромагнитной муфты (мощ­ ность 25 кВт, 5000 об/мин, перепад давлений 3,53-ІО5—1,01-10-4 Н/м2):

1 — наружная полумуфта; 2 — внутренняя полумуфта; 3 — корпус; 4 — крышка; 5 — обмотка возбуждения; 6 — экран

получать малые зазоры между наружной полумуфтой и корпусом— магнитопроводом и бесконтактный токоподвод к обмотке возбуж­ дения. Хорошая центровка полумуфт и экрана обеспечивается установкой в днище экрана подшипников. Муфта при напряже­ нии 220 В потребляет ток 2 А. Выбор подобной конструкции

127

обусловлен необходимостью обеспечить смену катушки возбуж­ дения без разгерметизации герметичной камеры, высокой надеж­ ностью бесконтактной конструкции, возможностью регулировки током возбуждения величины передаваемого момента. Муфты аналогичной схемы могут быть выполнены на большие моменты и скорости вращения. Известны конструкции, передающие момент до 800 Н-м при скорости вращения до 20 000 об/мин.

Рис. 11.12. Электромагнитная муфта (мощность 200 кВт, 3000 об/мин, перепад давлений 3,5-ІО6—1.01Л0"4 Н/м2):

1 — ведущая полумуфта; 2 — ведомая полумуфта; 3 — экран; 4 — корпус; 5 — катушка

• возбуждения

Примером муфты большой мощности является конструкция, показанная на рис. 11.12. Муфта имеет мощность 200 кВт при

пряжении 220 В. Муфта выполнена с однократным использова­ нием магнитного потока.

Магнитные и электромагнитные'экранированные муфты, рас-' смотренные выше, передают энергию через тонкостенный немаг­ нитный экран, воспринимающий перепад давления. Увеличе-

128

ние толщины экрана приводит к росту веса системы, что нежела­ тельно. В связи с этим при большом перепаде давлений исполь­ зуется секционирование муфты, т. е. установка на вал несколь­ ких муфт, работающих одновременно. Примером такой конструк­ ции может служить электромагнитная муфта мощностью 1 кВт при 3000 об/мин на перепад давлений 101 • ІО5 Н/м2, показанная на рис. 11.13. Муфта имеет сварной корпус из магнитных и не­ магнитных частей. Магнитные части корпуса выполняют роль магнитопровода. Соединение их выполнено немагнитными дета-

390

Рис. 11.13. Электромагнитная муфта (мощность 1 кВт, 3000 об/мин, перепад давлений 101Л05 Н/м2):

/ — внутренняя полумуфта; 2 — экран; 3 — кож ух; 4 — наруж ная полумуфта; 5 — корпус; 6 — катуш ка возбуждения

лями. Внутренняя полумуфта имеет маленький диаметр (40 мм), вследствие чего экран имеет толщину всего 2 мм. Однако при этом для передачи мощности 1 кВт в муфте.пришлось установить на валу три магнитные системы. Катушки возбуждения располо­ жены неподвижно в корпусе. Муфта выполнена с подшипниками качения. Охлаждение катушек возбуждения осуществлено водя­ ным змеевиком на кожухе. Муфта потребляет ток 3 А при напря­ жении 220 В.

На рис. 11.14 [36] показана конструкция двухсекционной магнитной муфты высокого давления. При росте перепада дав­ лений между полостями этой муфты и соответствующем увели­ чении толщины экрана возможно, казалось бы, уменьшение по­ терь н. с. в зазоре путем использования для экрана магнито­ проводящей стали. Существует два препятствия к использованию в муфтах магнитопроводящих экранов. Это, во-первых, шунти-

рованНе магнитного Потока экраном и, во-вторых, потери от вих­ ревых токов в материале с большой магнитной проницаемостью.

быть устранено конструкцией экрана. Отличительной осо­ бенностью экрана в этом слу­ чае является чередование диффузионно сваренных по­ лос из магнитно-мягкого и немагнитного материалов Причем между зубцами или полюсами полумуфт разме­ щается целое и равное число немагнитных и магнитно­ мягких полос, а ширина не­ магнитной полосы больше или равна четырем рабочим зазорам муфты.

При больших толщинах экранов успешно использу­ ются муфты с магнитами пз феррита бария, которые проектируются на давления (300—400) ІО5 Н/м12, момент порядка 250 Н • м и скорость вращения до 3000 об/мин. Примером конструкции муф­ ты на ферритах является привод герметичной мешалки для реактора емкостью 3 м3 (рис. 11.15) [37]. Двигатель привода асинхронный мощ­ ностью 10кВт при 980 об/мин.

130

Конструкции муфт с магнитами из феррита зарубежных фирм аналогичны муфте, показанной на рис. 11.15.

Распространенной является также конструктивная схема, ис­ пользующая экран как несущий корпусной элемент муфты. При этом экран — труба из немагнитной стали — выполняется не­ большого диаметра, что делает его достаточно жестким и позво­ ляет установить на нем подшипники наружной и внутренней полумуфт. Отсутствие консольных вращающихся полумуфт делает такую конструкцию весьма надежной для промышленной экс­ плуатации. Конструктивная схема муфты с несущим экраном показана на рис. 11.16.

Все варианты муфт, рассмотренные выше, не обладают пуско­ вым моментом и запуск их возможен в том случае, если сумма динамических и нагрузочных моментов ведомой части привода не превышает момента муфты. Гистерезисные муфты 1 имеют боль-1

А.А. Кривенцов, П. А. Малышев, Б. А. Каштанов, И. В. Нудельман. Магнитная муфта. Авт. свид. № 241513, 1967. Авторы: Н. В. Гордеев,

А.А. Кривенцов, П. А. Малышев, С. А. Юдин, А, А. Никитин, А. К- Равинский.