книги / Электромагнитные муфты скольжения

личивает расчетный воздушный зазор и требуемую МДС обмотки воз­ буждения.

Сравнение кривых, приведенных на рис. 4.4, показывает, что из всех параметров, входящих в (4.24), только активная длина якоря не влияет на форму механической характеристики, изменяя ее в равной степени во всем диапазоне скольжений. Влияние остальных параметров зависит от скольжения и отражается на форме характеристики. Активный диа­ метр и удельное сопротивление якоря оказывают наибольшее влияние на момент при малых скольжениях, а магнитная проницаемость актив­ ного слоя якоря — при больших. Изменение числа зубцов-полюсов при малых и больших скольжениях вызывает противоположное изменение момента.

Различный характер влияния параметров магнитных систем на электромагнитный вращающий момент приводит к большому много­ образию форм механических характеристик изготовленных муфт сколь­ жения.

Уравнение момента (4.24) и приведенный анализ .позволяют при проектировании магнитных систем обеспечить необходимую форму ме­ ханических характеристик муфт изменением тех или иных параметров магнитных систем. Данная задача еще более упрощается при исполь­ зовании относительных механических характеристик (см. § 4.4).

4.4. ОТНОСИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

единицах, причем за базовую величину момента приним ать

м омента, получим после преобразований уравнение отн о­

61

62

€4

=D/2lz=2 и р,ая/р=3-103 с /м 2.

65

чек максимумов кривых MM= f ( z ) . По (4.40) для любого заданного скольжения значения моментов являются наи­ большими.

Одна из описываемых уравнением (4.40) кривых по­ казана на рис. 4.3 штриховой линией. Интересно отме­ тить, что рассматриваемые значения моментов не зависят от электрического сопротивления якоря.

Если использовать понятие удельного момента муфты, приходящегося на единицу ее активного объема, то в ряде

66

Разделив (4.40) на (4.41), получим уравнение геомет­ рического места точек максимумов удельного момента

сравнению с (4.40), поскольку содержит лишь соотноше­ ние размеров. Как видно из выражения (4.42), значения удельного момента возрастают с увеличением длины муфты. Это объясняется тем, что активный объем увели­ чивается пропорционально первой степени длины, а вра­ щающий момент растет быстрее из-за влияния коэффи­

Выражение (4.43) является уравнением огибающей семейства механических характеристик муфты, построен­ ных для различных чисел зубцов-полюсов. На рис. 4.2 огибающая, описываемая уравнением (4.43), показана штриховой линией. Каждая механическая характеристи­ ка касается огибающей в одной точке, и лишь для данной точки эта механическая характеристика является опти­ мальной.

Переходя к удельному моменту, получаем

Данное уравнение является менее общим по сравнению с (4.42), так как в него дополнительно входят значения

D ир.

Для построения семейства огибающих по уравнению (4.44) кроме ранее использованных данных (см. рис. 4.8) принимаем D = 1 м и р=0,15-10~6 Ом-м. На рис. 4.9 оги-

67

Рис. 4.9. Огибающие кривые удельных моментов муфты

бающие кривые в удель­ ных моментах показаны для различных отношений

D/lz СПЛОШНЫМИ ЛИНИЯМИ:

Штриховыми линиями на­ несены значения равных чисел зубцов-полюсов, по­ лученные из графиков

рис. 4.8. Эти значения могут быть определены также по (4.38).

Приведенные графики наглядно показывают области перемещения точек касания механических характеристик при изменениях числа зубцов и их длины.

4.6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛАВНЫХ РАЗМЕРОВ МАГНИТНОЙ СИСТЕМЫ

Главными размерами магнитной системы муфты скольжения являются активный диаметр D и активная длина якоря /, которая в индукторных муфтах равна уд­ военной длине зубцов 2/2, -а в переменнополюсных — длине зубцов lz. Главные размеры не могут быть определены в яв­ ной-форме непосредственно из уравнения момента (4.24), поскольку неизвестным является оптимальное число зубцовполюсов, зависящее от главных размеров. В связи с этим определение главных размеров может производиться лишь методом последовательных приближений. Для этой цели наиболее удобно воспользоваться формулой (4.42), из ко­ торой найти активный объем муфты.

Заданными величинами при расчете муфты являются номинальный момент Мном, номинальное скольжение -SiIOM и частота вращения ведущего вала /г0. Отношение D/U принимается из конструктивных, соображений. Значение Вг назначается на основе опытных данных изготовленных муфт аналогичной конструкции, и по этому значению опре­ деляются Вто и. рая. Тогда активный объем магнитной си­ стемы будет

что для принятого отношения D/lz позволит из (4.41) най-

68

ти D и I (или lz). По известным значениям D, lz, tios и р 'материала якоря из (4.38) определяется оптимальное число зубцов, по которому из (4.45) вновь находятся активный объем и главные размеры. Расчет повторяется до тех пор, пока окончательные значения D, I и zonT не будут соот­ ветствовать друг другу. Окончательный результат означает нахождение главных размеров магнитной cn c teM b i по из­ вестному максимуму кривой MM=f(z) для заданного зна­ чения n0s (см. рис. 4.3). Окончательный результат мо>кет быть уточнен при расчете нового значения Вто по форму­ лам (4.5) или (4.8).

4.7. ОПТИМАЛЬНАЯ ДЛИНА ЗУБЦОВ-ПОЛЮСОВ

Анализ влияния активной длины якоря, пропорциональ­ ной длине зубцов, на вращающий момент муфты при усло­ вии постоянства остальных параметров магнитной системы (в том числе индукции в зазоре) был проведен в § 4.3.

Если принять постоянными размеры магнитопровода и МДС обмотки возбуждения, то влияние длины зубцов на момент не будет однозначным. В данном случае анализ относится к магнитной системе, в которой все размеры и параметры определены, а длина зубцов может быть уве­ личена или уменьшена..

На рис. 4.10 изображены схемы магнитных систем муфт, отличающихся длиной, формой и взаимным распо­ ложением зубцов-полюсов, и показан постепенный пере­ ход от одной системы к другой при изменении длины зуб­

взазоре распределена так же, как в предыдущей системе.

Врезультате дальнейшего увеличения длины зубцов с частичным перекрытием их в средней части образуется панцирная магнитная система с когтеобразными (клюво­ образными) полюсами (рис. 4.10,в), которую лишь услов­ но можно назвать переменнополюсной. Фактически систе­ ма является смешанной, так как на среднем участке зуб­ цы имеют чередующуюся полярность, а на крайних участ­ ках распределение индукции по периметру якоря анало­ гично распределению индукции в индукторных муфтах.

При наибольшей длине зубцов, равной длине индукто­ ра (рис. 4.10,г), получаем переменнополюсную систему, в

G9

которой на всех участках активной зоны индукция изме­ няет знак.

Панцирная система, показанная на схеме рис. 4.1ОД имеет укороченные зубцы с сохранением их переменной полярности на всей активной длине. В системе по схеме рис. 4.10,е зубцы одного ряда выполнены аналогично зуб­ цам индукторной муфты (рис. 4.10,а), а противоположная боковина индуктора вытянута в осевом направлении и ее

Рис. 4.10. Схемы магнитных систем с различными длиной и формой полюсов

зубцы введены в междузубцовые пазы первого ряда [56]. Подобное выполнение магнитной системы позволяет снизить длину якоря и обеспечить высокие значения индукции в зазоре. Бесконтактные магнитные системы подобного типа показаны на рис. 1.5,г и 1.16,г.

Так как в индукторных (рис. 4.10,а, б) и переменнопо­ люсных (рис. 4.10,г—е) системах значения переменной со­ ставляющей индукции в зазоре и активной длины якоря отличаются друг от друга, то дальнейший анализ можно относить либо к одним системам, либо к другим. Сравне­ ние их друг с другом рассмотрено отдельно (см. § 4.9).

70