Тормозная муфта для электродвигателя

Тормозная муфта для электродвигателя

Тормозная муфта для электродвигателя

Тормозная муфта для электродвигателя

Тормозная муфта для электродвигателя

Владельцы патента RU 2662270:

Изобретение относится к области электромеханики, в частности к сервоприводам. Электромагнитная муфта-тормоз содержит катушку возбуждения, магнитопровод, корпус, якорь и тормозные элементы. Тормозные элементы выполнены в виде двух пар концентрично расположенных на якоре и корпусе фрикционных дисков. Фрикционные диски, закрепленные на якоре, и фрикционные диски, установленные на корпусе, соединены с ними жестко. Диски внутренней тормозной пары выполнены из материала с более высоким коэффициентом трения, чем диски внешней тормозной пары. Диски внешней тормозной пары выполнены из материала с более высоким коэффициентом трения покоя, чем диски внутренней тормозной пары. Достигается повышение безопасности и надежности работы. 2 ил.

Изобретение относится к области электромеханики и может быть использовано в электроприводах систем управления и защиты атомных реакторов, в частности в сервоприводе, опускающем стержни в канал атомного реактора при аварийной защите, когда необходимо его заглушить или быстро снизить мощность.

Устройство торможения сервопривода должно обеспечить быстрый набор скорости ввода стержня в канал реактора, движение стержня с большой скоростью и гашение скорости стержня в конце рабочего хода до безопасной скорости, исключающей разрушение стержня при посадке на упор.

Известна электромагнитная муфта-тормоз [1], содержащая катушку возбуждения, магнитопровод, корпус, якорь и тормозные элементы, выполненные в виде двух пар концентрично расположенных на якоре и корпусе фрикционных дисков, причем фрикционные диски, закрепленные на якоре, соединены с ними жестко. С целью повышения надежности, фрикционные диски, установленные на корпусе, соединены с ним жестко, причем диски внутренней тормозной пары выполнены из материала с более высоким коэффициентом трения, чем диски внешней тормозной пары.

Материалы фрикционных пар подбирают из условия, что произведение коэффициентов трения каждой тормозной пары на соответствующие средние радиусы торможения остаются постоянными:

где f — коэффициент трения тормозной пары;

RСР — средний радиус тормозной пары.

Например, диски внутренней тормозной пары выполнены из титана, а по крайней мере один из дисков внешней тормозной пары выполнен из пористого бронзографита с масляным наполнителем.

Недостатком такой электромагнитной муфты торможения является сложность обеспечения оптимального соотношения f⋅RCP=const, в случае повышенных требований к ресурсу муфты и ее габаритам, особенно это проявляется в сочетании, когда диски, например, внутренней тормозной пары выполнены из титана, а диск или оба диска внешней тормозной пары выполнены из пористого бронзографита с масляным наполнителем, фактически, после определенной наработки ресурса, поскольку материал бронзографит менее стоек к истиранию, чем титан, начинает работать практически только внутренняя тормозная пара титан — титан.

Известно, что [2, стр. 182-183] «особенностью титана и его сплавов является высокая склонность к контактному схватыванию при трении. Это свойство создает известные трудности при обработке титана резанием и делает опасным его применение в трущихся узлах механизмов и машин, так как может произойти заклинивание деталей узла трения.

Среднее значение статического коэффициента сухого трения для пары титан — титан равно 0,61, а динамического — 0,47-0,49 (при скорости 1 см/с). Относительно тонкая естественная оксидная пленка на титане легко разрушается при трении за счет высоких удельных нагрузок в точках контакта (на неровностях поверхности), благодаря значительно более высокой пластичности титана, чем у оксидной пленки. На локальных участках контакта двух поверхностей происходит явление схватывания. Этому способствует и ряд других свойств титана: повышенная упругая деформация из-за более низкого (например, чем у стали) модуля упругости, более низкая теплопроводность и др. Так как титан легко наклепывается при пластической деформации, связи, возникающие в местах контакта (холодная сварка), на наклепанном металле более прочны, чем прочность основного металла. Кроме того, благодаря выделению теплоты трущаяся поверхность металла обогащается газами из окружающей среды, что так же повышает прочность поверхностного слоя. Поэтому разрушение образовавшихся связей обычно происходит в глубине основного металла и повреждения на трущихся поверхностях из титана носят так называемый глубинных характер со значительным наволакиванием и вырывами металла.

Легирование титана различными α- и β-стабилизаторами, термообработка α+β- и β-сплавов мало изменяют сопротивление схватыванию в условиях трения.

Появление начала схватывания на трущихся поверхностях зависит от многих факторов, таких как удельная нагрузка, скорость трения, величина относительного перемещения и его характер, шероховатость поверхности, окружающая среда и т.п. При прочих равных условиях значение удельной нагрузки схватывания сильно зависит от величины пути взаимного перемещения трущихся поверхностей, уменьшаясь с увеличением пути трения (L). Так, например, при сухом трении на воздухе и перемещении в пределах 1-2 мм со скоростью 0,1 м/с нагрузка схватывания составляет 2000 кгс/см 2 ; при L=565 мм нагрузка схватывания равна 60 кгс/см 2 ; а при L=10÷15 м она составляет всего 5-12 кгс/см 2 . Это указывает на необходимость для реальных узлов трения механизмов регламентировать допустимые параметры трения в зависимости от условий работы узла.»

Таким образом, применение тормозной пары титан — титан в электромагнитной муфте — тормоз, описанной в авторском свидетельстве SU 1467271 A1 [1], опасно и ненадежно.

Задача изобретения: повышение надежности работы электромагнитной муфты — тормоза для электродвигателя сервопривода управления стержнями атомного реактора.

Технический результат: создание условий работы тормозной пары титан — титан электромагнитной муфты — тормоза для электродвигателя сервопривода управления стержнями атомного реактора, обеспечивающих повышение безопасности и надежности ее работы.

Поставленная задача решается следующим образом. Электромагнитная муфта-тормоз, содержащая катушку возбуждения, магнитопровод, корпус, якорь и тормозные элементы, выполненные в виде двух пар концентрично расположенных на якоре и корпусе фрикционных дисков, причем фрикционные диски, закрепленные на якоре, и фрикционные диски, установленные на корпусе, соединены с ними жестко, соответственно, а диски внутренней тормозной пары выполнены из материала с более высоким коэффициентом трения, чем диски внешней тормозной пары, одновременно диски внешней тормозной пары выполнены из материала с более высоким коэффициентом трения покоя, чем диски внутренней тормозной пары.

На Фиг. 1 показана электромагнитная муфта-тормоз, встроенная в электродвигатель. На Фиг. 2 показана зависимость силы трения от величины смещения.

Электромагнитная муфта-тормоз содержит корпус-магнитопровод 1, катушку 2, якорь 3 с тормозными дисками 4 и 5, якорь 3 подпружинен пружиной 6. На корпусе магнитопровода 1 установлены тормозные диски 7 и 8. Внешнюю тормозную пару составляют тормозные диски 4 и 8, а внутреннюю тормозную пару составляют тормозные диски 5 и 7. Последние выполнены, например, из титанового сплава ВТ3-1 и имеют больший коэффициент трения скольжения, чем тормозные диски 4 и 8 внешней тормозной пары, выполненные, например, из стали 10.

Одновременно коэффициент трения покоя внешней тормозной пары, образованной тормозными дисками 4 и 8, выше, чем коэффициент трения покоя внутренней тормозной пары, образованной тормозными дисками 5 и 7. Например, для пары титан — титан коэффициент трения покоя 0,61 [2, стр. 182], а для пары сталь — сталь 0,74 [3, стр. 5], поверхности чистые, без смазки.

Электромагнитная муфта-тормоз работает следующим образом. В обесточенном состоянии электромагнитная муфта-тормоз не заторможена, пружина 6 отжимает якорь 3 и вал электродвигателя 9 свободно вращается. При сбросе стержня в канал реактора длинной 6 м он быстро набирает скорость 3 м/с за счет самоиндукции электродвигателя, в обмотках электродвигателя наводится электродвижущая сила, которой достаточно для питания катушки 2 и якорь 3, сжимая пружину 6, притягивается к тормозным дискам 7 и 8. Вал электродвигателя 9 затормаживается. В дальнейшем может быть растормаживание вала электродвигателя 9 в силу падения величины наведенной электродвижущей силы с последующим увеличением электродвижущей силы и повторением циклов торможения и раскрутки вала электродвигателя 9 пока стержень не встанет на упор, но уже со значительно сниженной скоростью, исключающей разрушение стержня.

Известно, что [4, стр. 181-182] «для количественной оценки трения вводится понятие силы трения (Т). Сила трения представляет собой равнодействующую сил тангенциальных сопротивлений, возникающих на реальных пятнах контакта при скольжении одного тела по поверхности другого. Сила трения относится к числу непотенциальных сил.

Читайте также:  Двухклавишный перекрестный переключатель схема подключения

При переходе от покоя к скольжению имеется участок предварительно смещения (участок АО, Фиг. 2).

Тангенциальное сопротивление в режиме предварительного смещения называют неполной силой трения. Лучше ее называть силой сцепления, так как она частично носит потенциальный характер.

Полная сила трения покоя соответствует переходу от предварительного смещения к скольжению (точка A). Ее условно называют трением покоя. После предварительного смещения начинается устойчивое скольжение, характеризуемое силой трения скольжения (линия A1B).»

В первоначальный момент времени, когда электромагнитная муфта-тормоз срабатывает и тормозные диски 4, 8 и 5, 7 прижимаются друг к другу и в соответствии с зависимостью силы трения от величины смещения, Фиг. 2, имеем предварительное смещение, причем величина предварительного смещения наружных тормозных дисков 4 и 8 больше величины предварительного смещения внутренних тормозных дисков 5 и 7. Поскольку коэффициент трения покоя внешних тормозных дисков 4 и 8 больше, чем коэффициент трения покоя внутренних тормозных дисков 5 и 7, основной момент торможения создается внешними тормозными дисками 4 и 8. При достижении точки срыва A, внешние тормозные диски 4 и 8 переходят в режим трения скольжения, а внутренние тормозные диски 5 и 7 резко и скачкообразно переключаются в режим скольжения с режима предварительного смещения за счет накопленной внешними тормозными дисками 4 и 8 потенциальной энергии в режиме предварительного смещения, что сокращает величину предварительного смещения и ускоряет срыв пары титан — титан внутренней тормозной пары, образованной тормозными дисками 5 и 7 в режим скольжения и что, в конечном итоге, уменьшает опасность контактного схватывания пары титан — титан. Поскольку коэффициент трения скольжения внутренней тормозной пары, образованной тормозными дисками 5 и 7 титан – титан, выше, чем коэффициент трения скольжения внешней тормозной пары, образованной тормозными дисками 4 и 8, то остаточная энергия вала электродвигателя гасится внутренней тормозной парой 5 и 7 титан — титан, то есть внешняя тормозная пара 4 и 8 играет роль своеобразного демпфера для внутренней тормозной пары, образованной тормозными дисками 5 и 7.

На предприятии ПАО "Электропривод" г. Киров разработаны и выпускаются электродвигатели типа ДП100-500-2,5 и 2ДП-100-500-2,5 с предложенной электромагнитной муфтой-тормозом для атомных электростанций. Гарантийная наработка таких электродвигателей 2⋅10 6 циклов включений электромагнитной муфты-тормоза. Ранее не удавалось известными решениями достичь такой гарантийной наработки.

Таким образом, решается поставленная задача и достигается технический результат, что позволило обеспечить атомные станции электродвигателями с высоконадежной электромагнитной муфтой-тормозом.

Ссылки на источники

1. Авторское свидетельство СССР №1467271 A1. Электромагнитная муфта-тормоз / Беляев А.А., Журавлев В.И., Халявин В.И. // Опубл. 23.03.1989.

2. Б.Б. Чечулин, С.С. Ушаков, И.Н. Разуваева, В.Н. Гольдфайн. Титановые сплавы в машиностроении. Л., «Машиностроение» (Ленингр. отд-ние), 1977.

3. С.П. Меркурова. Силы трения лабораторный практикум по физике. Московский автомобильно-дорожный институт. Москва, 2008.

4. И.В. Крагельский, М.Н. Добычин, B.C. Комбалов. Основы расчетов на трение и износ. М., «Машиностроение», 1977.

Электромагнитная муфта-тормоз, содержащая катушку возбуждения, магнитопровод, корпус, якорь и тормозные элементы, выполненные в виде двух пар концентрично расположенных на якоре и корпусе фрикционных дисков, причем фрикционные диски, закрепленные на якоре, и фрикционные диски, установленные на корпусе, соединены с ними жестко, соответственно, а диски внутренней тормозной пары выполнены из материала с более высоким коэффициентом трения, чем диски внешней тормозной пары, отличающаяся тем, что диски внешней тормозной пары выполнены из материала с более высоким коэффициентом трения покоя, чем диски внутренней тормозной пары.

( Муфты электромагнитные серии Э1ТМ , аналог ЭТМ)

ЭТМ (Э1ТМ). 2, ЭТМ (Э1ТМ). 4, ЭТМ (Э1ТМ). 6.

с магнитопроводящими дисками

Муфты трения электромагнитные ЭТМ07. ЭТМ08. ЭТМ09. ЭТМ10. ЭТМ11. ЭТМ12. ЭТМ13. ЭТМ14. имеют "жесткую" волну на наружных дисках и спиральные маслораспределительные канавки на фрикционных поверхностях, обеспечивающие быстрое и четкое расцепление дисков при отключении муфты, малую величину остаточных моментов и высокие значения вращающего (динамического) момента при механических переходных процессах (разгоне, торможении, реверсировании нагрузки).
Остаточный момент покоя ("момент срыва") составляет 1—1,5 % от передаваемого, остаточный момент вращения 0,2—0,5% (меньшие значения относятся к большим муфтам).
Вращающий момент составляет более 60% от номинального момента.
Конструкция тормозных муфт ЭТМ . 6 отличается улучшенным саморазмагничиванием, малым моментом инерции ведомой части (внутренние диски и втулка), повышенным быстродействием и малой температурой перегрева.
Благодаря указанным свойствам муфты серии ЭТМ обеспечивают быстрый разгон (реверс) механизмов под нагрузкой, интенсивное торможение, четкое переключение передач, малые потери на холостом ходу и при правильном выборе и монтаже отличаются долговечностью и надежностью в работе.

Запчасти к электромагнитной муфте ЭТМ с магнитопроводящими дисками

Тип муфты

05

06

07

08

09

10

11

12

13

14

15

ЭТМ

09

4

Н

5

УХЛ4

Климатическое исполнение и категория размещения

Длина выводов в дециметрах (для ЭТМ. 4)

Условное обозначение вида отверстия:
А — гладкие посадочные отверстия
Н — шлицевые отверстия, отцентрированные по наружному диаметру
В — шлицевые отверстия, отцентрированные по внутреннему диаметру

Условное обозначение размера отверстия:
смотри таблицы ниже (0 — специальное, оговаривается при заказе)

Исполнение:
2 — контактная
4 — бесконтактная
6 — тормозная

Габарит: 05, 06, 07, 08, 09, 10, 11, 12, 13, 14, 15

Серия электромагнитных муфт трения

Пример условного обозначения электромагнитной фрикционной муфты 09 габарита (с номинальным значением передаваемого момента 10 кГм), в бесконтактном исполнении, со шлицевым отверстием второго размера (28x34x6) с посадкой по наружному диаметру, с выводами длиной 500 мм:
Электромагнитная муфта трения ЭТМ094-2Н5
то же со специальным отверстием:
Электромагнитная муфта трения ЭТМ094-0Н5

Если заказывается муфта со специальным отверстием, то указывается его размер и допуск в цифрах.

Тормозная муфта для электродвигателяТормозная муфта для электродвигателя Тормозная муфта для электродвигателя

1. НАЗНАЧЕНИЕ

1.1. Муфты электромагнитные фрикционные многодисковые серии ЭТМ с магнитопроводящими дисками предназначены для автоматического и дистанционного управления приводами различных машин и механизмов.

1.2. Муфты рассчитаны для работы в районах с умеренным и холодным климатом (исполнение УХЛ) и во всех районах на суше (исполнение О), кроме районов с очень холодным климатом, в помещениях с искусственно регулируемыми климатическими условиями (категория 4), а также в помещениях с повышенной влажностью (категория 5), при этом нижнее значение температуры такое же, как и для категории 4. Категории и исполнения по ГОСТ 15150—69.

  • высота над уровнем моря не более 1000 м;
  • окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая агрессивных паров и газов в концентрациях, разрушающих металлы и изоляцию, а также тумана и брызг токопроводящих жидкостей и токопроводящей пыли;
  • место установки муфт должно быть защищено от попадания воды и эмульсии;
  • допустимая вибрация мест крепления муфт с частотой до 60 Hz при ускорении не более 1g;
  • рабочее положение в пространстве горизонтальное. Допускается установка муфты с вертикальным положением оси вращения;
  • муфты должны эксплуатироваться только в масляной среде (индустриальное масло).

1.3. Пример условных обозначений муфт:

ЭТМ 072А 2УХЛ4 — муфта 07-го габарита, контактная, со шпоночным посадочным отверстием 2-го ряда, исполнение УХЛ, категория 4;

ЭТМ 124-1-04—муфта 12-го габарита, бесконтактная, со шлицевым посадочным отверстием 1-го ряда, исполнение О, категория 4;

ЭТМ 136-3-04—муфта 13-го габарита, тормозная, со шлицевым посадочным отверстием 3-го ряда, исполнение О, категория 4.

2. ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

2.1. Классификация муфт приведена в таблице №1.

2.2. Питание муфт осуществляется от сети постоянного тока или от сети переменного тока через двухполупериодный выпрямитель.

Для муфт 05 — 07-го габаритов необходимо фильтровать пульсации на выходе выпрямителя. Величина фильтрующей емкости должна быть 1500 — 2000 μF.

2.3. Основные технические характеристики приведены в таблице №2.

2.4. Габаритные, установочные и присоединительные размеры приведены на рис. 1 — 4 и в таблице №3.

Тормозная муфта для электродвигателя

Рис. 1. Муфты контактные: Рис. 2. Муфты бесконтактные:

Читайте также:  Выбор газового проточного водонагревателя

*2 отв.; ** n пазов I — см. рис. 1; *2 отв.; **3 отв.

Тормозная муфта для электродвигателя

Рис. 4 Гладкое посадочное отверстие

Тормозная муфта для электродвигателя

Рис. 3. Муфты тормозные:

I — см. рис. 1; II — см.рис. 2; *2 отв.

Таблица №4

Таблица №5

3. УСТРОЙСТВО И РАБОТА

3.1. Муфта (рис. 1, 2, 3) состоит из следующих основных частей:

корпуса 1, пакета фрикционных дисков (внутренних 2 и наружных 3) и якоря 4. Муфта собрана на общей втулке 5, сидящей на ведущем (ведомом) валу.

С ведомым (ведущим) валом связан поводок 6 (в комплект поставки не входит), который соединяется с наружными дисками. Внутренние диски связаны со втулкой. Катушка возбуждения 8 муфты закреплена в корпусе 1 (для контактных и тормозных муфт) или в держателе 10 (для бесконтактных муфт).

Выводные концы катушек бесконтактной и тормозной муфт выведены наружу через специальное отверстие в держателе 10 или корпусе 1.

В контактной муфте один выводной конец катушки присоединяется к контактному кольцу 7, другой — к корпусу 1.

3.2. При подаче напряжения на катушку муфты якорь притягивается к корпусу и сжимает пакет фрикционных дисков, в результате чего момент передается с ведущего вала на ведомый.

3.3. Токоподвод контактных муфт осуществляется при помощи щеткодержателя 9.

4. РАЗМЕЩЕНИЕ И МОНТАЖ

4.1. Муфты можно устанавливать как на горизонтальных, так и на вертикальных валах.

При монтаже на вертикальном валу электромагнитная муфта, начиная с 10-го габарита, ставится якорем вниз.

Муфту меньшего габарита допускается монтировать на вертикальном валу с верхним расположением якоря. Так как при монтаже на вертикальном валу значение остаточного момента будет выше, чем при монтаже на горизонтальном валу, то во избежание перегрева предельная частота вращения должна быть не более 30% (при верхнем расположении якоря) и не более 60% (при нижнем расположении якоря) значения, указанного в табл. 2.

4.2. При монтаже втулка муфты жестко связывается с ведущим (ведомым) валом при помощи шлицев или шпонки (рис. 4).

Держатель бесконтактной муфты крепится при помощи винтового соединения (отверстие d 1 , рис. 2).

4.3. Магнитопроводящие детали механизмов должны располагаться на расстоянии не менее 4—10mm (в зависимости от габарита муфты) от рабочего воздушного зазора.

4.4. Втулка муфты и поводок должны размещаться соосно с достаточной степенью точности. Рекомендуется выдерживать соосность в пределах 0,01 — 0,05 mm (в зависимости от габарита муфты). Чем выше частота вращения, тем меньше допустимое отклонение по соосности.

4.5. Шейки валов, предназначенные для муфт, не должны иметь биение более 0,02 mm.

4.6. Подача масла к муфте должна осуществляться по каналам вала или поливом.

5. МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ

5.1. Отрицательный полюс источника питания контактных муфт следует соединить с корпусом муфты.

5.2. В схеме питания необходимо предусмотреть защиту катушки от перенапряжения, возникающих при коммутации муфты.

5.3. Осмотр и ремонт следует производить при отключенной муфте.

6. ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ

6.1. Перед установкой муфты осмотрите ее и проверьте комплектность.

6.2. Расконсервацию производите в таком порядке:

  • погрузите муфту в ванночку с индустриальным маслом, нагретым до температуры 70 °С;
  • протрите муфту ветошью, смоченной в бензине или растворителе, а затем насухо.

6.3. После установки муфты проверьте;

свободно ли перемещаются в поводке наружные диски;

величину зазора δ (см. рис. 2 и табл. 3) немагнитным щупом при номинальном напряжении.

7. ВОЗМОЖНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ И СПОСОБЫ ИХ УСТРАНЕНИЯ

Муфта не срабатывает

Проверьте токоподвод, устраните разрыв

Повышенный остаточный момент

Недостаточно свободное перемещение дисков в поводкеи на втулке из-за перекоса

Осмотрите диски, устраните перекос

Муфта передает полный момент при отключении

Поломан диск; заклинило поводок

Замените диски; устраните заклинивание

8. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ

8.1. В процессе эксплуатации муфта не требует регулировки, но необходимо следить за:

  • величиной износа фрикционных дисков и щетки, чистотой и температурой масла;
  • температурой катушки.

8.2. Износ дисков контролируйте по их толщине. Если он превышает 20% первоначальной толщины, диск рекомендуется изменить.

8.3. Износ щетки контактной муфты контролируйте по запасу хода этой щетки. Если при повороте щеткодержателя (при вывертывании) на один оборот контакт прерывается, щетку замените новой.

8.4. Температура масла должна быть 25—55 °С. Масло не должно содержать металлических примесей (мелкая стружка, чугунная пыль и т.п.). Для очистки масла рекомендуется применять магнитные фильтры.

8.5. Установившаяся температура катушки, измеренная методом сопротивления, не должна превышать 110 °С.

9. ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ, ХРАНЕНИЕ, ГАРАНТИЙНЫЕ ОБЯЗАТЕЛЬСТВА

9.1. Муфту следует транспортировать и хранить в упаковке предприятия-изготовителя, предохраняющей ее от поломок и атмосферных осадков.

9.2. Муфту можно транспортировать только крытым транспортом при температуре от минус 50 до плюс 50 °С, относительной влажности 80% при температуре 20 °С (для муфт исполнения УХЛ) и при температуре от минус 40 до плюс 60 °С, относительной влажности 90% при температуре 27 °С (для муфт исполнения О).

9.3. Муфту следует хранить в закрытом вентилируемом помещении при температуре воздуха от минус 50 до плюс 40 °С и относительной влажности не более 80% при температуре 20 °С.

9.4. Хранение химикатов, кислот, щелочей, аккумуляторов в одном помещении с упакованной муфтой, а также резкие колебания температуры и влажности воздуха не допускаются.

9.5. Срок гарантии устанавливается — 2 года со дня установки муфты в месте её эксплуатации, при условии установки не позднее 6-ти месяцев со дня получения муфты потребителем.

Электромагнитные муфты применяют для замыкания и размыкания кинематических цепей без прекращения вращения, например в коробках скоростей и передач, а также для пуска, реверсирования и торможения приводов станков. Применение муфт позволяет разделить пуск двигателей и механизмов, уменьшить время пускового тока, устранить удары как в электродвигателях, так и в механических передачах, обеспечить плавность разгона, устранить перегрузки, проскальзывания и др. Резкое уменьшение пусковых потерь в двигателях снимает ограничение по допустимому числу включений, что очень важно при цикличной работе двигателя.

Устройство, принцип действия и характеристики электромагнитных муфт.

Электромагнитные муфты, применяемые для автоматического управления, разделяются на муфты сухого и вязкого трения и муфты скольжения.

Муфта сухого трения производит передачу мощности с одного вала на другой через диски трения 3 (рис. 1,а). Диски имеют возможность перемещаться по шлицам оси вала и ведомой полумуфты. При подаче тока в обмотку 1 якорь 2 сжимает диски, между которыми возникает сила трения. Относительные механические характеристики муфты приведены на рис 1, б.

Муфты вязкого трения (см. рис. 1,в) имеют постоянный зазор δ между ведущей 1 и ведомой 2 полумуфтами. В зазоре с помощью обмотки 3 создаётся магнитное поле, которое воздействует на заполнитель (ферритовое железо с тальком или графитом) и образует элементарные цепочки магнитов (см. рис. 1,г). При этом заполнитель как бы схватывает ведомую и ведущую полумуфты. При выключении тока магнитное поле пропадает, цепочки разрушаются и полумуфты проскальзывают относительно друг друга. Относительная механическая характеристика муфты приведена на рис. 1, д. Эти электромагнитные муфты позволяют плавно регулировать скорость вращения при больших нагрузках на выходном валу.

Тормозная муфта для электродвигателяЭлектромагнитная муфта по принципу действия напоминает асинхронный двигатель, в то же время отличаясь от него тем, что магнитный поток в ней создастся не трехфазной системой, а возбуждаемыми постоянным током вращающимися полюсами.

Электромагнитные муфты применяют для замыкания и размыкания кинематических цепей без прекращения вращения, например в коробках скоростей и передач, а также для пуска, реверсирования и торможения приводов станков. Применение муфт позволяет разделить пуск двигателей и механизмов, уменьшить время пускового тока, устранить удары как в электродвигателях, так и в механических передачах, обеспечить плавность разгона, устранить перегрузки, проскальзывания и др. Резкое уменьшение пусковых потерь в двигателях снимает ограничение по допустимому числу включений, что очень важно при цикличной работе двигателя.

Читайте также:  Как подключить колокольчики к телевизору lg

Электромагнитная муфта является индивидуальным регулятором скорости и представляет собой электрическую машину, служащую для передачи вращающего момента от ведущего вала к ведомому при помощи электромагнитного поля, и состоит из двух основных вращаюших частей: якоря (в большинстве случаев представляет собой массивное тело) и индуктора с обмоткой возбуждения. Якорь и индуктор механически жестко не связаны между собой. Как правило, якорь соединяется с приводным двигателем, а индуктор — с рабочей машиной.

При вращении приводным двигателем ведущего вала муфты в случае отсутствия тока в обмотке возбуждения индуктор, а вместе с ним и ведомый вал остаются неподвижными. При подаче постоянного тока в обмотку возбуждения в магнитной цепи муфты (индуктор — воздушный зазор-якорь) возникает магнитный поток. При вращении якоря относительно индуктора в первом наводится ЭДС и возникает ток, взаимодействие которою с магнитным полем воздушного зазора обусловливает появление электромагнитного вращающего момента.

Электромагнитные индукционные муфты можно подразделить по следующим признакам:

по принципу вращающего момента (на асинхронные и синхронные);

по характеру распределения магнитной индукции в воздушном зазоре;

по конструкции якоря (с массивным якорем и с якорем, имеющим обмотку типа беличьей клетки);

по способу подачи питания в обмотку возбуждения; по способу охлаждения.

Наибольшее распространение получили муфты панцирного и индукторного типа благодаря простоте конструкции. Такие муфты состоят в основном из зубчатого индуктора с обмоткой возбуждения, насаженного на один вал с токопроводящими контактными кольцами, и гладкого цилиндрического массивного ферромагнитного якоря, соединенного с другим валом муфты.

Устройство, принцип действия и характеристики электромагнитных муфт.

Электромагнитные муфты, применяемые для автоматического управления, разделяются на муфты сухого и вязкого трения и муфты скольжения.

Муфта сухого трения производит передачу мощности с одного вала на другой через диски трения 3. Диски имеют возможность перемещаться по шлицам оси вала и ведомой полумуфты. При подаче тока в обмотку 1 якорь 2 сжимает диски, между которыми возникает сила трения. Относительные механические характеристики муфты приведены на рис 1, б.

Муфты вязкого трения имеют постоянный зазор δ между ведущей 1 и ведомой 2 полумуфтами. В зазоре с помощью обмотки 3 создаётся магнитное поле, которое воздействует на заполнитель (ферритовое железо с тальком или графитом) и образует элементарные цепочки магнитов. При этом заполнитель как бы схватывает ведомую и ведущую полумуфты. При выключении тока магнитное поле пропадает, цепочки разрушаются и полумуфты проскальзывают относительно друг друга. Относительная механическая характеристика муфты приведена на рис. 1, д. Эти электромагнитные муфты позволяют плавно регулировать скорость вращения при больших нагрузках на выходном валу.

Тормозная муфта для электродвигателя

Электромагнитные муфты: а — схема муфты сухого трения, б — механическая характеристика муфты трения, в — схема муфты вязкого трения, г — схема схватывания ферритового наполнителя, д — механическая характеристика муфты вязкого трения, е — схема муфты скольжения, ж — механическая характеристика муфты скольжения.

Муфта скольжения состоит из двух зубовидных полумуфт (см. рис. 1, е) и катушки. При подаче тока в катушку образуется замкнутое магнитное поле. При вращении муфты проскальзывают одна относительно другой, в результате чего образуется переменный магнитный поток, это и является причиной возникновения э. д. с. и токов. Взаимодействие образовавшихся магнитных потоков приводит во вращение ведомую полумуфту.

Характеристика фрикционной полумуфты приведена на рис. 1, ж. Основное назначение таких муфт — создавать наиболее благоприятные условия пуска, а также сглаживать динамические нагрузки при работе двигателя.

Электромагнитные муфты скольжения имеют ряд недостатков: низкий коэффициент полезного действия при малых скоростях, малый передаваемый момент, низкая надежность при резком изменении нагрузки и значительная инертность.
На рисунке ниже приведена принципиальная схема управления муфтой скольжения при наличии обратной связи по скорости с помощью тахогенратора, связанного с выходным валом электропривода. Сигнал с тахогенератора сравнивается с задающим сигналом, и разность этих сигналов подается на усилитель У, с выхода которого питается обмотка возбуждения муфты ОВ.

Тормозная муфта для электродвигателя

П ринципиальная схема управления муфты скольжения и искусственные механические характеристики при автоматическом регулировании

Эти характеристики располагаются между кривыми 5 и 6, которые соответствуют практически минимальному и номинальному значениям токов возбуждения муфты. Однако увеличение диапазона регулирования частоты вращения привода связано со значительными потерями в муфте скольжения, которые в основном складываются из потерь в якоре и в обмотке возбуждения. Причем потери якоря, особенно с увеличением скольжения, значительно преобладают над другими потерями и составляют 96 — 97 % максимальной мощности, передаваемой муфтой. При постоянном моменте нагрузки частота вращения ведущего вала муфты постоянна, т. е. n = const, ω = const.

У электромагнитных порошковых муфт соединение между ведущей и ведомой частями осуществляется за счет повышения вязкости смесей, заполняющих зазор между поверхностями сцепления муфт при увеличении магнитного потока в этом зазоре. Главным компонентом таких смесей являются ферромагнитные порошки, например карбонильное железо. Для устранения механического разрушения частиц железа из-за сил трения или их слипания добавляют специальные наполнители — жидкими (синтетические жидкости, индустриальные масло или сыпучими (оксиды цинка или магния, кварцевый порошок). Такие муфты обладают высокой скоростью срабатывания, однако эксплуатационная надежность их является недостаточной для широкого применения в станкостроении.

Рассмотрим одну из схем плавного регулирования скорости вращения исполнительным двигателем ИД, работающего через муфту скольжения М на исполнительный механизм ИМ.

Тормозная муфта для электродвигателя

Схема включения муфты скольжения для регулирования скорости вращения исполнительного механизма

При изменении нагрузки на валу исполнительного механизма выходное напряжение тахогенератора ТГ также будет изменяться, в результате чего разность магнитных потоков Ф1 и Ф2 электромашинного усилителя будет увеличиваться или уменьшаться, изменяя тем самым напряжение на выходе ЭМУ и величину силы тока в обмотке муфты.

Электромагнитные муфты ЭТМ

Тормозная муфта для электродвигателяЭлектромагнитные муфты трения ЭТМ (сухие и масляные) позволяют производить пуск, торможение и реверсирование за время до 0,2 с, а также осуществлять десятки включений в течение 1 с. Управление муфтами и их питание осуществляется постоянным током напряжением 110, 36 и 24 В. Мощность управления составляет не более 1 % мощности, передаваемой муфтой. По конструкции муфты бывают одно- и многодисковые, нереверсивные и реверсивные.

Электромагнитные муфты серии ЭТМ с магнитопроводящими дисками выполняют контактного исполнения (ЭТМ2), бесконтактные (ЭТМ4) и тормозные (ЭТМ6). Муфты с контактным токоироводом отличаются невысокой надежностью из-за наличия скользящего контакта, поэтому в наиболее качественных приводах используют электромагнитные муфты с неподвижным токопроводом. Они имеют дополнительные воздушные зазоры.

Муфты бесконтактного исполнения отличаются наличием составного магнитопровода, образуемого корпусом и катушкодержателем, которые разделены так называемыми балластными зазорами. Катушкодержатель смонтирован неподвижно, при этом исключаются элементы контактного токопровода. За счет зазора снижается теплопередачи от фрикционных дисков к катушке, что повышает надежность муфты в тяжелых режимах работы.

В качестве ведущих целесообразно использовать муфты исполнения ЭТМ4, если это допустимо по условиям встройки, а в качестве тормозных — муфты исполнения ЭТМ6.

Муфты ЭТМ4 надежно работают при высокой частоте вращения и частых включениях. Эти муфты менее чувствительны к загрязнению масла, чем ЭТМ2, наличие у которых твердых частиц в масле может вызвать абразивный износ щеток, поэтому муфты ЭТМ2 могут применяться, если указанные ограничения отсутствуют и монтаж муфт ЭТМ4 по условиям конструкции узла затруднителен.

В качестве тормозных необходимо применять муфты исполнения ЭТМ6. Муфты ЭТМ2 и ЭТМ4 не следует применять для торможения по «обращенной» схеме, т. е. при вращающейся муфте и неподвижно закрепленном поводке. Для выбора муфт необходимо оценить: статический (передаваемый) момент, динамический момент, время переходного процесса в приводе, средние потери, единичную энергию и остаточный момент покоя.