15.3 Управляемые муфты
С помощью управляемых, называемых также сцепными, муфт можно в процессе работы соединять и разъединять валы.
Муфты с ручным управлением в дистанционно управляемых системах, системах автоматики, различных приводах периферийных устройств ЭВМ практически не применяются. Вместо них используют муфты, управляемые дистанционно с помощью электрических сигналов малой мощности.
Из управляемых сцепных муфт наиболее широко применяются электромагнитные фрикционные и порошковые, обладающие высоким быстродействием и позволяющие регулировать передаваемый момент. Они используются также в качестве предохранительных и тормозных устройств.
Управление электромагнитом кулачковых (зубчатых) муфт связано с рядом трудностей, обусловленных плавным сцеплением и расцеплением полумуфт, что возможно только при равенстве их угловых скоростей. Наиболее широко используются электромагнитные фрикционные муфты. Они обеспечивают плавное сцепление и расцепление валов при любых скоростях. В этих муфтах для соединения валов используются силы трения между поверхностями полумуфт. Принципиальные схемы фрикционных муфт показаны на рис. 15.7.
Левые полумуфты закреплены на валах неподвижно, а правые — подвижные (шлицевое, шпоночное соединение) или имеют подвижные элементы. В зависимости от формы рабочих поверхностей фрикционные муфты делятся на однодисковые (рис. 15.7, а), многодисковые (рис. 15.7, б) и конусные (рис. 15.7, в).
Многодисковые муфты получили наибольшее распространение благодаря плавности включения, небольшим габаритам при передаче больших моментов.
Оптимальное число дисков 6-10.
В конусных муфтах (рис. 15.7, в) угол а не должен быть меньше угла трения для предотвращения заклинивания и облегчения расцепления; для металлических поверхностей oc≥ 8...15°.
Рис. 15.7
Необходимая сила прижатия дисков
где Т— передаваемый муфтой момент; Rср — средний радиус поверхностей трения;f— коэффициент трения: f = 0,1...0,4 для стали по металлокерамике; f =0,08 для стали по стали при наличии смазки; п — число поверхностей трения.
Для повышения коэффициента трения рабочие диски изготавливают из фрикционных материалов на основе металлических порошков.
Сила прижатия дисков или конусов создается встроенным в левую полумуфту электромагнитом, на обмотку которого через скользящие контакты (кольца и щетки) подается напряжение.
Конструкции многодисковых фрикционных муфт стандартизированы. Их используют при мощностях до 250 Вт и частотах вращения до 4000 об/мин; время срабатывания 28...200 мс. Однодисковые муфты проще по конструкции, но габариты их довольно велики.
Порошковые муфты отличаются малой инерционностью, быстродействием (время срабатывания 5...50 мс), возможностью управлять передаваемым моментом и независимостью передаваемого момента от скорости.
Муфта состоит из трех основных частей (рис. 15.8): неподвижного корпуса 1 и двух полумуфт 2, 3. Полумуфты свободно вращаются внутри корпуса.
Пространство между полумуфтами заполнено ферромагнитной массой 4 в жидком или порошкообразном виде (смесь из мелкодисперсных частиц карбонильного железа и наполнителя в виде талька или графита). Катушка 5 электромагнита располагается в одной из полумуфт или в корпусе. Если электромагнит не включен (при нулевой напряженности магнитного поля), то вязкость ферромагнитной массы небольшая и полумуфты механически не связаны. При подаче сигнала управления на катушку электромагнита и прохождении магнитного потока через рабочие зазоры ферромагнитные частицы намагничиваются и располагаются вдоль силовых линий. Вязкость ферромагнитной массы увеличивается, механически связывая полумуфты. При увеличении интенсивности магнитного поля растут вязкость ферромагнитной массы и передаваемый момент. Жидкостные муфты работают плавнее, чем порошковые, но требуют более совершенных уплотнений.
Рис. 15.8
Конструкции порошковых муфт стандартизированы (серия БПМ) и подбираются по передаваемому моменту и частоте вращения вала.