книги из ГПНТБ / Механизмы с магнитной связью

С х е м а 1

11

П р о д о л ж е н и е с х е м ы 1

Шаговые

Скатящимся

ротором

12

СММ можно разделить на виды. 1. По назначению:

а) муфты вращения; б) механизмы поступательного перемещения;

в) редукторные механизмы; г) демпферные устройства; д) предохранительные муфты; е) динамометрические муфты;

ж) герметические системы для бессальникового привода гер­ метичных устройств (в том числе муфты вращения, редукторы, муфты поступательного перемещения).

При использовании оболочки из токопроводящего металла, разделяющей ведущую и ведомую части СММ, герметические си­ стемы получили название экранированных СММ.

2. По принципу создания момента:

а) активные, с магнитом или обмотками возбуждения в обоих взаимодействующих элементах, передающие момент в результате взаимодействия магнитов или полюсов;

б) реактивные, с магнитом в одном из взаимодействующих элементов, передающие момент за счет разницы проводимостей при согласованном и рассогласованном положении зубцов;

в) гистерезисные с магнитом или обмоткой возбуждения в одном из взаимодействующих элементов и гистерезисным слоем в другом, в которых момент создается за счет потерь в гистерезисном слое.

4. По способу расположения катушки возбуждения или ма­ гнитов:

а) с вращающимися или движущимися магнитами или ка­ тушкой возбуждения;

б) с неподвижными магнитами или катушкой возбуждения. 5. По виду магнитов:

а) с магнитом в виде звездочки и с полосовыми магнитами для систем с вращающимися магнитами;

б) с магнитом в виде втулки с осевой намагниченностью; по виду обмотки возбуждения:

в) многокатушечные, с подвижной обмоткой; г) с униполярной обмоткой, ось которой совпадает с осью

подвижного элемента.

6. По виду рабочей поверхности взаимодействующих элемен­

14

7. По количеству рабочих зазоров:

а) однозазорные, с однократным использованием магнитного потока;

б) многозазорные, с многократным использованием магнит­ ного потока.

8. По виду магнитного потока в рабочем зазоре:

а) одноименнополюсные, с постоянной полярностью магнит­ ного потока в зазоре;

. б) переменнополюсные, с чередующейся полярностью магнит­ ного потока в зазоре.

Кроме того, отдельные виды СММ различного назначения могут иметь различные исполнения, свойственные лишь этим видам. Так, муфты поступательного перемещения могут быть выполнены в модификациях винт—гайка 1 и с поступательным движением полумуфт. Предохранительные и демпферные муфты на магнитах исполняются с магнитной цепью, обеспечивающей изменение индукции в зазоре, а следовательно, и величины передаваемого момента. Динамометрические муфты 2 выполняются с измеритель­ ными обмотками, заложенными между вращающимися элементами, или оптической индикацией угла сдвига полумуфт. Редукторные механизмы могут быть выполнены следующих модификаций:

1) с кинематической схемой обычных (механических) редук­ торов — цилиндрические, червячные, планетарные;

свойствами и возможностью легко изменять жесткость передачи. В связи с этим они могут быть применены в передачах для умень­ шения уровня шумов и вибраций. В частности, возможно исполь­ зование муфт вращения для развязки привода и исполнительных органов точных станков (например, шлифовальных), для устра­ нения вибраций, идущих от привода. В ряде случаев муфты вра­ щения могут быть использованы как демпферы крутильных колебаний, сглаживающие пульсации скорости привода. В этой роли муфты могут быть использованы как в станочных приводах, так и в приборных системах, звукозаписи, вычислительных ма­ шинах и т. п.

Возможность электромагнитного управления свойствами муфт— частотными характеристиками, жесткостью — позволяет создать привод со специфичными динамическими свойствами. Так, на­ пример, сочетание муфты и шагового двигателя при соответству­

2 Л. Б. Г а н з б у р г, Н. П. Г л у х а н о в, Н. М. Р у м я н ц е в . Индукционная муфта. Авт. свид. № 219346, 1966.

15

ющем подборе характеристик позволяет получить стабильную мгновенную скорость привода.

СММ с электромагнитным возбуждением применяются также для соединения и расцепления валов во время работы механизма. Управление в этом случае осуществляется включением или вы­ ключением обмотки возбуждения, без механических операций.

Возможно также использование демпферных систем при ра­ боте приводов на упор. В этом случае СММ в конце хода воспри­ нимает выбег механизма до остановки.

Так как СММ срываются при превышении моментом нагрузки расчетного максимального момента СММ, они могут использо­ ваться в качестве предохранительных звеньев в кинематических -цепях машин и приборов. Расцепление происходит без поломок, а повторное сцепление привода происходит после остановки ме­ ханизма. Механизмы поступательного перемещения могут за­ менить механическую пару винт—гайка или шлицевое соединение в станках и приборах.

Редукторные СММ вследствие отсутствия трения шестерен позволяют получить значительные передаточные отношения (до 20 000 и более) с высокими к. п. д. Они могут быть использованы в особых условиях: при высокой температуре (до 450° С), в жест­ ких климатических условиях, в условиях действия радиации (так как в обычных редукторах смазочные масла под действием радиации густеют), в вакууме. Вследствие отсутствия износов редукторные СММ целесообразны для приборных точных передач, работающих длительно.

В ряде передач необходим достоянный контроль величины передаваемого момента (например, в испытательных стендах). Для этих целей может быть использована специальная экрани­ рованная муфта-динамометр. Муфта по конструкции аналогична электромагнитной экранированной муфте с неподвижной обмоткой возбуждения. На наружную поверхность экрана устанавливается измерительная обмотка. Для того чтобы обеспечить чувствитель­ ность к передаваемому моменту, муфта должна иметь небольшое число зубцов (до двух зубцов в зубцовых зонах). При малых изме­ нениях передаваемого момента изменение угла рассогласования полумуфт получается значительным. При этом изменяется индук­ ция в зазоре и величина ЭДС, наводимая в измерительной обмотке. Измерение этой ЭДС позволяет судить о величине передаваемого момента.

Все СММ могут быть выполнены с разделяющей герметичной оболочкой. Следует отметить, что задача создания бессальникового привода для герметичных аппаратов решается только примене­ нием герметических электрических машин, имеющих оболочку, разделяющую вращающиеся части. В герметическом экранирован­ ном исполнении могут быть выполнены любые бесконтактные электрические машины, например асинхронные и шаговые дви­ гатели, а также и двигатель постоянного тока. В настоящее время

16

из экранированных машин широкое распространение получил лишь асинхронный экранированный двигатель, хотя в ряде слу­ чаев он неудобен. В приводах с низкими (менее 500 об/мин) или высокими скоростями (свыше 20 тыс. об/мин), при высоких темпе­ ратурах (свыше 250° С), необходимости регулирования скорости вращения в широком диапазоне, при механическом источнике энергии применяется, как правило, магнитная или электромагнит­ ная муфта. Кроме того, часто используется сочетание обычного асинхронного двигателя и экранированной муфты [1, 9, 36, 39].

Всоответствии с приведенной выше классификацией суще­ ствует значительное число конструктивных схем СММ.

Втабл. 1.1 показаны схемы механизмов в основном экраниро­ ванного исполнения, однако эти же механизмы могут быть выпол­ нены и без экрана.

Выбор той или иной конструктивной схемы определяется на­ значением механизма и его характеристиками в каждом конкрет­ ном случае. Так, для передачи механической энергии в устрой­ ствах, продолжительно работающих без осмотров и разборок, следует применять системы с постоянными магнитами, имеющими наибольшую энергию.

ВСММ применяются магниты различной конфигурации. Муфта

смагнитом в виде звездочки (схема 10) состоит из немагнитных корпусов полумуфт, содержащих два литых многополюсных магнита. Полюса магнита чередуются, и муфта является пере­

меннополюсной. Полумуфты конструктивно просты и имеют боль­ шую степень заполнения объема муфты магнитом. Однако вслед­ ствие трудности намагничивания в сборе с остальным магнитопроводом магнит используется не полностью. Намагничивание же с ^последующим разрывом магнитной цепи приводит к потере примерно 30% мощности муфты из-за снижения индукции ма­ гнита по кривой намагничивания. Индукция в зазоре не превы­ шает 0,3—0,6 Т (в зависимости от материала магнита).

Муфта с магнитом в виде звездочки является активной. Такие муфты выполняются на моменты порядка 0,5—2,0 И-м и скорости

V

' U'~r\ ‘

18

Продолжение табл. 1.1

Магнитная, цилин­ дрическая, реактивная, одноименнополюсная, с двукратным использо­ ванием магнитного по­ тока, с неподвижным магнитом в виде втулки внутри внутренней по­ лумуфты: 1 — экран; 2 — полумуфта из ма­ гнитопроводящего - ма­ териала; 3 — сварная полумуфта из магнито­ проводящих . зубцовых зон II немагнитного кольца мёжду ними; 4 — магнитопроводящие кольца; 5 — магнит; 6 — немагнитный кор­ пус

То же, но с магнитом снаружи наружной по­ лумуфты

Магнитная цилин­ дрическая, реактивная, одноименнополюсная, с однократным исполь­ зованием магнитного потока, с неподвижным магнитом в виде втулки: 1 — экран; 2 — магнитопровод; 3 — магнит; 4 п 5 — полумуфты

19

20

Магнитная, торцо­ вая, реактивная одно­ именнополюсная, с вра­ щающимся магнитом в виде втулки: 1 — экран; 2 — магнитопровод; 3 — магнит; 4 — ведомая полумуфта

То же, но с неподвиж­ ным магнитом: 1 — экран; 2 — магнито­ провод; 3 — магнит; 4 — полумуфты

15

21