Представляет собою устройство (электромагнитное), которое предназначено для разъединения и соединения двух основных валов или же вала с деталью, свободно сидящей на нём. Электромагнитная муфта имеет весьма широкую сферу применения. Так, используют деталь эту в тепловозах, металлорежущих станках и тому подобных механизмах. Однако, при этом, муфты во всех этих устройствах и механизмах применяются далеко не одинаковые. Так, даже электромагнитная муфта газели отличается от электромагнитной муфты камаза.

Различают муфты электромагнитные:

• фрикционная электромагнитная муфта (конусная, дисковая);
• зубчатая электромагнитная муфта (они традиционно располагаются на торцовых поверхностях муфты и имеют мелкие зубья);
• жидкостная (порошковая) электромагнитная муфта (зазор в системе (магнитопроводящей) между частями муфты заполнен жидкой (порошкообразной) смесью с ферримагнитным порошком).

Принцип работы муфты электромагнитной

Рассмотрим общий основной принцип работы электромагнитной муфты.

Типичная муфта состоит из двух роторов.

Один из роторов этих представляет собою диск из железа с выступом (кольцевым и тонким) на периферии. На внутренней поверхности выступа этого есть полюсные наконечники (радиально ориентированные), которые снабжены обмотками, по которым ток возбуждения передается от источника через специальные контактные кольца на валу.

Второй ротор представлен также железным цилиндрическим валом с пазами, которые расположены параллельно оси. В эти пазы вставлены изолированные бруски из меди, которые на концах соединены также медными коллекторами. Данный ротор может свободно вращаться внутри первого и охватывает его полностью своими полюсными наконечниками.

Когда ток возбуждения включен и один из роторов, к примеру, второй, вращается двигателем, линии магнитного поля (силовые) пересекаются проводниками этого потока и в них наводится сила электродвижения. Благодаря тому, что медные бруски образуют замкнутую цепь, по ним течет ток, который порождает собственное магнитное поле. Взаимодействие же полей ротора такое, что ведомый ротор с небольшим опозданием увлекается за ведущим.

Электромагнитные муфты: классификация в зависимости от области применения

Теперь давайте подробнее рассмотрим муфты электромагнитные, в зависимости от области их применения:

1. Муфта электромагнитная этм .

Данная электромагнитная муфта призвана обеспечивать защиту механизмов и устройств от импульсных перегрузок. Также она гарантирует мелкие потери холостого хода. В комплексе это оказывает весьма и весьма положительное влияние на тепловой баланс механизма, а также способствует пуску (быстрому) устройств даже под нагрузкой.

Рассматриваемые муфты делятся, в зависимости от своего исполнения на такие:

• электромагнитная контактная муфта;
• электромагнитная бесконтактная муфта;
• тормозная электромагнитная муфта.

Электромагнитная муфта компрессора представляет собою узел, который устанавливается спереди от компрессора и состоит из:

• прижимной пластины;
• шкива (в движение приводится ремнем);
• катушки (электромагнитной).

Указанная прижимная пластина, при этом, напрямую соединена с основным валом, тогда как шкив и катушка устанавливаются на передней крышке компрессора. При подаче на катушку питания, она создает магнитное поле, которое к шкиву и притягивает прижимную пластину, тем самым приводя в движение компрессорный вал. В то же самое время пластина вращается вместе со шкивом.

Электромагнитная муфта кондиционера при диагностике ее поломки часто вызывает множество сомнений и общую путаницу. На самом же деле, причины неисправности могут заключаться в:

• неисправности подшипников шкива (подшипники, при этом, необходимо заменить);
• «сгорела» сама муфта (свидетельствует о серьезных внутренних проблемах компрессора и требует глубокой диагностики);
• неисправности прижимной пластины (первопричина – неверно вставленный зазор).

3. Электромагнитная муфта привода вентилятора .

Такая электромагнитная муфта используется в системе охлаждения двигателей, для поддержания теплового режима в определенных пределах, к примеру, в пределах 85-90 градусов Цельсия.

При этом применение такой муфты позволяет:

• улучшить температурный режим двигателя в зимнее время при включенном вентиляторе;
• заметно уменьшить на приводе вентилятора потери мощности, тем самым, значительно снизив расход топлива.

В зависимости от вида энергии муфты делят на:

— электромагнитные механические муфты;

— электромагнитные гидравлические муфты;

— электромагнитные муфты сцепления.
При этом самые распространенные муфты сцепления также делят на:
1) по виду трения:

— мокрые (работают в масле);

— сухие.
2) по режиму включения:

— непостоянно замкнутые;

— постоянно замкнутые.
3) по числу дисков (ведомых):

— однодисковые;

— двухдисковые;

— многодисковые.
4) по расположению и типу пружин (нажимных):

— с диафрагменной центральной пружиной;

— с расположением пружин по периферии диска (нажимного).
5) по способу управления:

— с механическим приводом;

— с гидравлическим приводом;

— с комбинированным приводом.
5. Муфта электромагнитная эм .
Эти муфты используются, чаще всего, для управления цепями станков (кинематическими).

При этом для того, чтобы данная муфта работала эффективно стоит соблюдать следующие условия:

• окружающая среда должны быть невзрывоопасной, не содержать агрессивных паров и газов в высоких концентрациях, а также токопроводящей пыли и жидкостей;
• место, где будет установлена муфта, должно быть надежно защищено от попадания эмульсии и воды;
• рабочее положение муфты должно быть горизонтальным.

Наши электромагнитные порошковые муфты и тормоза прошли успешную CE сертификацию и используются в Китайском центре запуска спутников Jiuquan.

Наша компания располагает полным набором испытательного оборудования, включая системы измерения крутящего момента, скорости и мощности для обеспечения надежности продукции. Мы прошли сертификацию ISO9001: 2000 системы управления качеством, а также строго следуем национальным промышленным стандартам JB/T 5988-1992 и JB/T5989-1922.

Характеристика продукции
1.Крутящий момент изменяется линейно с током возбуждения.
Крутящий момент передается через цепь магнитного порошка, образуемую электромагнитным полем. При нормальных условиях, ток возбуждения находится в линейном соотношении с крутящим моментом, и передается в диапазоне 5-100% от номинального крутящего момента, который показан на рис. A. Таким образом, при изменении тока возбуждения, крутящий момент, соответственно, изменяется.

2. Крутящий момент не зависит от скорости скольжения при постоянном токе возбуждения.
Когда ток возбуждения остается неизменным, передаваемый крутящий момент не зависит от скорости скольжения между трансмиссионной частью и ведомым звеном, т.е. нет никакой разницы между статическим моментом и динамическим. (См. рис. B) Таким образом, постоянный крутящий момент передается стабильно. При использовании данной особенности при регулировании натяжения, Вы можете точно контролировать и передавать желаемый крутящий момент всего лишь при помощи регулирования тока возбуждения. Это представляет отличную выгоду и удобство при контроле натяжения рулонных материалов.

Применение
Как универсальный, высокопроизводительный компонент автоматического управления, муфты и тормоза широко используются при регулировании натяжения размотки-намотки при процедурах окрашивания, печати, прядении, производстве бумаги, изготовлении таблеток, пластика, резины, проводов и кабелей, в металлургии и прочих областях, включающих обработку намотки. Электромагнитная муфта также может быть использована для буферного запуска, защиты от перегрузок, регулирования скорости и т.д., а электромагнитный порошковый тормоз применяется для нагрузки и торможения трансмиссии механизмов оборудования.

Выбор модели
1.Выбор электромагнитных порошковых муфт и тормозов, как правило, зависит от показателя максимального крутящего момента, необходимого для передачи. При этом рекомендуем обращать внимание на то, чтобы фактическая мощность скольжения была меньше допустимой
Формула расчета:
Фактическая мощность скольжения P=2×3.14×M×n/60=F·V
M----действительный крутящий момент, Н·м
n----скорость скольжения, об/мин
F----напряжение, Н
V----линейная скорость, м/с
При отсутствии механизма регулирования скорости, требуется устройство с максимальным натяжением для намотки материала, при этом максимальный радиус намотки должен быть меньше номинального крутящего момента электромагнитного порошкового тормоза.
2.Выбор электромагнитной порошковой муфты также зависит от ее положения. При соответствующей мощности скольжения подходит небольшая муфта, если она устанавливается в высокоскоростное устройство. Это позволяет значительно сократить затраты. При невозможности установить малогабаритную муфту, необходимо изделие большего размера, которое устанавливается в середине или задней части трансмиссионного механизма для увеличения рабочего крутящего момента и уменьшения скорости скольжения.
3. При определенных условиях охлаждения, мощность скольжения электромагнитной порошковой муфты или тормоза фиксирована. Таким образом, фактический крутящий момент и скорость будут компенсировать друг друга, что означает, что при увеличении скорости скольжения, допустимый крутящий момент будет соответственно уменьшаться. Однако максимальная скорость не должна превышать допустимого значения.

Пример. Электромагнитный порошковый тормоз FZ100, его номинальный крутящий момент M=100 Н·м, а мощность скольжения P=7 кВт.
Таким образом, номинальная скорость n=9550×P/M=9550×7/100=668.5 об/мин.
При действительной скорости скольжения n=1500 об/мин, допустимый крутящий момент M=9550×P/n=9550×7/1500=44.6 Н·м.
Примечание: 9550 – постоянный коэффициент.

Как профессиональный производитель электромагнитных порошковых муфт и тормозов в Китае, наша компания также реализует следующий ассортимент продукции: комплектующие лифтов/эскалаторов, оборудование для обработки токопроводящих шин, судовые установки для очистки сточных вод, зубофрезерные станки и пр.

3 037су2 полненным ферромагнитным порошком, корпус и ротор с магнитонроводами, имеюшимл продольные пазы увеличивающие объем рабочего эаэора f2: . Эта муфта наиболее близка к изобретению по технической сущности и достигаемому результату, Такая конструкция муфты очень удачно решает. вопрос повышения передаваемого крутящего момента путем увеличения количества ферромагнитного порошка. Причем, III увеличение количества последнего не сказывается на работе муфты вхолостую. Указанные положительные качества обеспеч иваются эа счет выполнения на рабочих поверхностях магнитопроводов пазов, идущих параллельно оси муфты. Однако для того, чтобы достинуть увеличения крутящего мс мента в 2- 3 раза необходимо увеличить количество ферромагнитного порошка более, чем в 4 раза. Такое увеличение требует выполнения либо глубоких, либо широких пазов, Выполнение глубоких пазов явно неэффективно, так как затрудняется затягивание

f и формирование полноценных связок, передающих крутящий момент. Неэффективность заключается еще и в том, что магнитный поток желательно направить полностью через рабочие зазоры, а не рассеивать его по магнитопроводу, В случае же выполнения широких пазов плошади рабочсй поверхности магнитопроводов недостаточно для формирования связок иэ всего засыпанного количества порошка. В результате описываемая конструкция муфты обладает величиной проскальзывания полумуфт 35-40 см/ при

35 передаваемых моментах более 1200 кг/см, В результате такой величины проскальзывания температура за этот период увелин чивается на 25 С, Это явление отрицательно сказывается на свойстве магнитной проницаемости рабочих поверхностей муфты, выполняемых, как известно, иэ магнитомягкого материала и имеющего чувствительность к каждому градусу повышения температуры.

Целью изобретения является уменьшение

45 скольжения и повышения магнитной проницаемости.

Для этого в боковых стенках продольных пазов выполнены дополнительные полости и радиальные сквозные,прорези, соединяю50 щие эти полости с кольцевой полсстью муфты, заполненной порошком, На фиг. 1 представлена электромагнит ная порошковая муфта, продольный разрез, на фиг, 2 - разрез АА на фиг. l; на фиг. 3 — рабочая поверхность магнитопровода.

Электромагнитная порошковая муфта содержит концентрично расположенные с ра60 бочим зазором образующим полость. .. юлуубуфты 2 и 3, Первая из них ведомая, Она предназначена для передачи крутящего момента через зубчатое колесо 4, установленное на кольцевой поверхности 5 ее корпуса 6. В крышках 7 и 8 последнего посажены подшипники 9 и 10. Вторая полумуфта 3 - ведущая представляет собой установленный в подшипниках 9 и 10 при водимый от первичного двигателя ведущий вал 11. На последнем расположен ротор

12, в кольцевом пазу которого закреплена обмотка возбуждения 13. Рабочие части полумуфт выполнены иэ магнитомягкого материала и представляют собой магнитопроводы 14. .Указанные магнитопроводы 14 имеют заполняемые -ферромагнитным порошком про» дольные пазы 15 и дополнительные полости 16. Последние увеличивают объем порошковой емкости и соединены радиаль ными сквозными прорезями 17 с кольцевой полостью 1. Сквозные прорези 17 предназначены для свободного выхода порошка на рабочие поверхности 18 магнитопроводов и для равномерного распределения порошка по всему свободному объему кольцевой полости 1.

Электромагнитная порошковая муфта работает следующим образом. Ведущий вал

11„ IIPIIIIOIIHMII I 0 P IIIeHIIe IIe II HI,I паагателем, вращаясь в подшипниках 9 и 10, увлекает во вращение ротор 12, При отсутствии тока управления ферромагнитный порошок с помощью дополнительных полостей

16 и прорезей 17 равномерно распределяется по кольцевой полости l и продольным пазом 15. Из последних во время вращения избыточная часть порошка перемещается в дополнительные полости 16. При подаче тока к обмотке возбуждения 12 в магнитопроводе 14 возникает магнитный поток. Его силовые линии проходят по полумуфге 2 через слой порошка, по полумуфте

3 и снова через слой в полумуфту 2, обрадуя замкнутую цепь, При этом находящийся В пазах 15 и полостях 16 ферромагнитный порошок затягивается через прорези

17 на рабочие поверхности 18 магнитопроводов 14. Поступивший на рабочие поверхности порошок "затвердевает", сцепляясь с полумуфтой 2. В результате сцепления зубчатое колесо 4 получает вращение с угловой скоростью, соогветс гвуюнгей скорос "и вращения ведущего вала.

Выполнение на магнитопроводах полостей и сквозных прорезей обеспечивает увеличение рабочей поверхности магнитопроводов до

30%, что способствует формированию прочных связок из всего засыпанного количества порошка, и увеличение скорости формирования

Риз. 1 связок за счет направленного и равномерного распределения ферромагнитного порошка на рабочей поверхности.

Указанные факторы обеспечивают уменьшение времени относительного проскальзы ваиия полумуфты в 4,5 раза, что в совокупности с более равномерным распределением порошка во время холостого хода

10 снижает тепловыделения более, чем в

2,5 раза. Уменьшение тепловыделений способствует увеличению как свойств магнитной проницаемости материала магнитопроводов, так и срока службы ферромагнитного 1 порошка.

Формула изобретения

Электромагнитная порошковая муфта по авт. св, No 332263, о т л и ч а ю ш а я» с я тем, что, с целью уменьшения скольжения и повышения л агнитной проницаел1ости, в боковых стенках продольных пазов выполнены дополнительные полости н радиальные сквозные прорези, соединяюшие эти полости с кольцевой полостью муфты, заполненной порошком.

Г!сточники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Г1атецт Франции И. 1231768 кл Р 16 3 37/02, 1960.

Электромагнитная 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.

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.

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.

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.

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

Электромагнитные 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.