2) муфты с магнитопроводящими дисками и контактным токоподводом (МН 5658-65);

3) муфты с вынесенными дисками и бесконтактным токоподводом (МН 5659-65);

4) муфты с магнитопроводящими дисками и бесконтактным токоподводом (МН 5660-65).

Рис. V.H. Сухая многодисковая муфта с электромагнитным управлением и вынесенными дисками

Рис. V. 12. Масляная многодисковая муфта с магнитопроводящими дисками

5. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПОРОШКОВЫЕ МУФТЫ

Передача крутящего момента электромагнитной порошковой муфтой основана на сцеплении ведущей и ведомой частей муфты, возникающем при воздействии электромагнитного поля на ферромагнитный наполнитель (порошок), в результате чего он увеличивает свою вязкость и прочно соединяет ведущую и ведомую части муфты.

Принципиальное устройство порошковой муфты представлено на рис. V. 13. Цилиндрические поверхности наружного 4 и внутреннего 3 цилиндров, обычно выполняемых из малоуглеродистой стали, ограничивают кольцевой рабочий зазор, заполне1шый наполнителем /, который представляет собой смесь ферромагнитного порошка со смазывающим вещество.ч (сухим или жидким). Обмотка управления 2 питается постоянным током. Подвод тока к обмотке осуществляется через щетки и контактные кольца 5. Магнитный поток, создаваемый злекгриче-ским током, проходит по внутреннему цилиндру 3, рабочему зазору и наружному цилиндру 4, образуя замкнутую цепь (обозначена на схеме пунктиром).

В результате воздействия электромагнитного поля на наполнитель из ферромагнитных частиц образуются связки, ориентированные вдоль магнитных силовых линий и соединяющие наружный 4 и внутренний 3 цилиндры (ведомую и ведущую части муфты). При это.м создается определенное сопротивление сдвигу, которое тем сильнее, чем больше магнитные силы сцепления частиц в связках.

Изменяя ток управления, можно соединить ведущую и ведомую части муфты либо жестко, либо с проскальзыванием до полного расцепления. Эти муфты применяются в качестве:

1) сцепных или пусковых, обеспечивающих плавный и регулируемый по времени пуск;

2) предохранительных;

3) муфт автоматического управления, используемых для плавного регулирования крутящего момента и скорости вращения валов исполнительных машин.

Порошковые муфты отличаются высоким быстродействием. Время достижения номинального момента муфтой колеблется от единиц секунд (для муфт рассчитанных на передачу больших крутящих моментов до сотых долей секунды - для приборных муфт). В отличие от фрикционных муфт порошковые характеризуются отсутствием износа рабочих поверхностей муфты, так как при работе ведущая и ведомая поверхности непосредственно не соприкасаются. При равных

Рис. V.13. Схема муфты (а) и связка в рабочем зазоре (б)

значениях передаваемого муфтой момента электромагнитные порошковые муфты несколько уступают по весу и габаритным размерам механическим и электромагнитным фрикционным многодисковым муфтам, но превосходят по тем же показателям индукционные муфты.

На величину крутящего момента, передаваемого муфтой, оказывают отрицательное влияние уплотнение напол1Штеля и необратимое изменение физико-хи.мических свойств его (старение). Уплотнение наполнителя происходит как под действием центробежных сил в работающей муфте, так и за счет оседания наполнителя в неработающей муфте (слеживание), в результате чего частицы наполнителя теряют подвижность в рабочем зазоре муфты.

Порошковые .муфты можно классифицировать по следующим основны.м признакам:

.1) форме и расположению рабочих зазоров относительно оси вращения;

2) количеству рабочих зазоров (слоев);

3) количеству катушек управления;

4) способу подвода тока к обмотке управления (вращающаяся или неподвижная обмотка);

5) соотношению моментов инерции ведомой и ведущей частей. Конструктивные схемы муфт различных типов представлены на рис. V.14. Униполярные однокатушечные муфты находят применение там, где размеры

муфты и время переходного процесса не играют существенной роли. Муфты с несколькими рабочими слоями, бесконтактным токоподводом и малоинерционной ведомой частью имеют малое время переходного процесса и используются в устройствах автоматического регулирования. Многокатушечные схемы муфты целесообразно использовать для повышения плотности магнитного потока в рабочем слое. Многополюсные схемы распространения не получили. Наибольшее распространение получили цилиндрические однообмоточные конструкции муфт как наиболее простые в изготовлении и эксплуатации.

Примерное устройство порошковых муфт показано на рис. V.15, вариант /. Муфта с жидким наполнителем (смесь ферромагнитного порошка с маслом).

Унипопярные схемы

Однакатушечные двухслойные

Сднокат/шечные многослойные

Многокатушечные многослойные инерционные

Многокогпушечные многослойнь/е молоинерциониые

Многокотушечные многослойные диеновые

Одиокотушечные с неподвижной катушкой

Многополюсные схемы

С радиальным и тангенциальным расположением иотушеп

С последовательно параллельным соеди-нением катушек

Рис. V. 14. Конструктивные схемы порошковых муфт 10 1 2 3 А 5 f 2

Вариант!

9 Вариант II щ

Рис. V. 15. Устройство порошковых муфт

Для удобства монтажа обмотки 3 ведомый элемент / сделан разборным. Снаружи обмотка закрыта немагнитным кольцом 4. К корпусу 2 крепятся две боковые крышки, причем одна крышка выполнена в виде приводного зубчатого катеса, насаженного на немагнитную втулку 10. Крышка 5 (верхняя половина рисунка) изготовлена из немагнитного материала. Если крышка 5 стальная, а зубчатое колесо без магнитной изоляции, то в местах крепления крышек с корпусо.м ставят немагнитные прокладки 9. Резиновые уплотненные кольца 8 препятствуют вытеканию напол1Штеля. Ток в обмотке подводится через контактное кольцо 6 на изоляционной втулке 7. Вторым проводником служит корпус.

В варианте изображена многозазорная муфта. Эта муфта имеет четыре цилиндрических зазора и заполняется сухим наполнителем. Ведомый элемент малоинерционный. Система уплотнения состоит из козырьков 2 и уплотнительных колец 3 из войлока или шерсти. Детали /, образующие рабочие зазоры, изготовлены из мягкой стали. Остальные конструктивные элементы такие же, как у муфты варианта /.

Расчет электромагнитных порошковых муфт

Основой для расчета порошковых муфт служит методика ЭНИМС {79]. Эта методика разработана применительно к условиям станкостроения, однако, обычно она используется при расчете муфт и для других отраслей машиностроения.

Различаются следующие режимы работы муфты;

1) rtj ~ rtj = О (установившийся режим),

2) tlx - 2 = / (О =h О (режим скольжения), где - скорости вращения, соответственно ведущей и ведомой части муфты.

Основой расчета является зависимость

200 hhmDP

(V.6)

где М - момент, передаваемый муфтой, в кгс-м; - коэффициент режима работы, равный для устапопивпшгося процесса 1,0, а для режима скольжения 0,7-0,9; D - средний диаметр муфты по рабочим зазорам в см; т - число рабочих зазоров (число слоев порошка); кь = -g--отношение ширины рабочего

зазора к среднему диаметру; р - удельная сила сцепления в рабочем зазоре в кгс/см.

При заданных геометрических параметрах муфты ее момент является функцией р, величина р определяется следующим образом;

(V.7)

где км - коэффициент, зависящий от материала наполнителя. Для карбонильного железа и .масла, если железо в смеси по объему составляет 0,3 - 0,45, ki = = 1; для карбонильного чистого железа с содержанием железа в смеси по объему 0,65 fe = 1,4; для карбонильного железа и окиси цинка при содержании железа в смеси по объему 0,5--0,65 й. = 1,1; для карбонильного железа и двуокиси кремния с тем же содержанием железа = 1; - коэффициент учитывающий влияние числа рабочих зазоров па плотность наполнителя; при числе зазоров 1, 2, 4, 6, 8 коэс})фициент A3 соответственно составляет 1; 0,95; 0,9; 0,8; 0,7; kv - коэффициент, учитывающий линейную скорость движения частиц в зазоре и зависящий также от величины зазора (рис. V.16); fe ,/г - величины, зависящие от плотности наполнителя и размера зазора б; на рис. V.17 они даны для содержания в рабочей смеси 0,30 и 0,45 железа (по объему).

На.чагничивающая сила /со (ампер-витки), необходимая для создания индукции S3, определяется по формуле

(V.8) 205

где Us - магнитная проницаемость зазора; выбирается она по графику, приведенному на рис. V.18, причем штриховая кривая соответствует сухому наполнителю;

а - коэффициент, зависящий от индукции Вз и величины коэффициента fej = -

(рис. V.19).

2,5 5.0 15 У, м/с

Рис. V.16. Зависимость коэффициента kv от скорости частиц в зазоре

18 1.6 ГА

1.2 W

\-0A5

0,30

0.45

12 10 0.8 0.6

О 0.5 Ю 1.5 2 2.5 8.т

Рис. V.17. Зависимость коэффициента и /г от размера зазора б

Диаметр об.моточного провода определяется из условия обеспечения необходимой намагничивающей силы

/мРсрР

(V.9)

где Dcp-средний диаметр обмотки в м; р - удельное сопротивление провода в cm-mmVm; V - напряжение, подводимое к обмотке, в В.

1.8 1.6 1,2 0,8 0,4

5В-С А мин

М.Гс

12,8 9.6 6.4 3,2

0,1 0,5 0.9 11.1 и в зм

Рис. V.18. Зависи.мость магнитной проницаемости от индукции в зазоре

<Х-10 2.25

1.5 0.75 О

0.3 0,6 0,9 1,2 Bj

Be TP

Рис. V.19. Зависимость коэф фициента а от индукции в за зоре

Площадь сечения паза под обмотку

с ?L

(V.IO)

удель-

где зап - коэффициент заполнения сечения медью, зап = 0,6-н0,7; Ny -ная мощность омических потерь (на один а.мпер-виток),

где N - мощность омических потерь в катушке. Порядок -расчета муфт следующий.

1. Определяют средний диаметр D рабочего зазора муфты из формулы (V.6), принимая р в пределах 0,3-1,7 кгс/см (большие значения р соответствуют меньшим значениям б).

Основные размеры муфты: ширину рабочего зазора Ь, внутрешшй и средний диа.метры обмотки Da и Dcp и наружный диаметр муфты D берут из таблицы к рис. V.20 в зависимости от принятой конструктивной схемы муфты. Величина рабочего зазора для муфт средней мощности ограничивается интервалом б = 0,5--3 мм.

2. По формулам (V.7) и (V.8) определяют S3 и /со.

3. По формулам (V.9) и (V.10) определяется диаметр провода и площадь сечения паза под обмотку.

Рис. V.20. Соотношения основных размеров муфт

Конструкция порошковых муфт

Конструкции электромагнитных порошковых муфт чрезвычайно разнообразны. Известны порошковые муфты для приводов транспортеров, экскаваторов, землечерпалок, насосных и вентиляционных установок, металлорежущих станков. Создан ряд конструкций муфт для систем автоматического регулирования.

На рис. V.21 показана разработанная в ГДР муфта для номинального момента - 315 кгс-м. Наружный диаметр 615 мм, длина 295 мм. Массивный ротор 4 может соединяться либо с валом приводного двигателя, либо с валом редуктора.