Порошковые муфты

В непрерывных следящих приводах особ. пред. порошковые и гистерезисные муфты. Они универсальны, возможно плавное и прерывистое регулирование момента на выходном валу привода. Принцип работы электромагнитной порошковой муфты основан на взаимодействии магнитных и механических сил; рабочий воздушный зазор заполнен ферромагнитным порошком, который разделяет ведущую и ведомую части муфты.

При отсутствии тока в управляющей обмотке муфты ведущая часть этой муфты вращается вместе с якорем приводного двигателя, а ведомая часть неподвижна. Наполнитель – ферромагнитный порошок. При протекании тока по обмотке управления муфты в ее магнитопроводе возникает магнитный поток, силовые линии которого перпендикулярны образующим поверхностям рабочего зазора. Под действием этого потока отдельные частицы порошка намагничиваются и взаимодействуют с другими частицами, образуются магнитосвязанные цепочки. Множество таких цепочек связывает поверхности ведущих и ведомых частей муфты, создают определенное усилие, препятствующее смещению этих частей относительно друг друга. Величина усилия зависит от величины магнитной индукции в рабочем зазоре, а след. и от тока в обмотке управления муфты. Чем > этот ток, тем > момент, созд. муфтой. При некотором значении тока управления происходит насыщение магнитопровода муфты. Дальнейшее увеличение тока муфты не изменяет существенно поток в рабочем зазоре, след., не приводит к росту момента.

Момент М 0 обусловлен силами трения частиц. Пока момент нагрузки < момента, который может передавать муфта, ведомая и ведущая части муфты вращаются синхронно. При нарушении этого условия происходит проскальзывание ведомой части относительно ведущей. Режим скольжения – рабочий режим порошковой муфты в процессе регулирования угловой скорости ведомой части муфты. Скольжение происходит между частицами порошка (в центре рабочего зазора – в середине воздушного зазора). Рабочие поверхности не подвержены износу от трения. Для защиты порошка от механического и химического разрушения, для лучшей теплопроводности ферромагнитный наполнитель кроме основной составляющей (железа) содержит смазывающие компоненты (графит, тальк, минеральные масла, керосин).

Достоинства порошковых муфт:

1. обеспечивает ограничение момента на валу двигателя;

2. регулирует частоту вращения выходного вала при нерегулируемом двигателе;

3. большое усиление по мощности.(Pвых до 400 Вт, Pупр=1,5..5 Вт).

Недостатки:

1. по сравнению с регулируемым ЭД имеет более сложную конструкцию, большое влияние тепла.

2. ограниченные условия скольжения до 1200 об/мин (муфту ставят после редуктора в высокоскоростных двигателях)

3. непостоянство магнитных свойств порошка при изменении температуры окружающей среды, влажности.

Гистерезисная муфта.

Принцип действия близок к принципу действия гистерезисного двигателя, основанный на явлении магн. гистерезиса. Состоит из ведомой части (несет гистерезисный слой из материала с большими удельными потерями на гистерезис), ведущая часть – индуктор (двух или многополюсная магнитная система). В синхронном режиме момент на ведомом валу:

где p – число пар полюсов муфты

Pr – удельные потери на гистерезис на 1 цикл перемагничивания, пропорционален площади петли гистерезиса

Vк – объем перемагничиваемого слоя.

Постоянство гистерезисного момента при переменной частоте вращения – главное преимущество гистерезисных муфт. Разгон синхронной части до синхронной частоты – доли сек.

Гистерезисная муфта не имеет недостатков, свойственных порошковым муфтам. Максимальная угловая скорость гистерезисной муфты в 5..6 раз больше, чем у порошковой, срок службы больше. Высокая стабильность характеристик. Эту муфту часто используют при работе ЭП на упорах.

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.

В работе приводов электрических, имеющихся в различных механизмах, из-за необходимости быстродействия оных применяются электромагнитные муфты. Устройства, имеющие ведущий и ведомый валы, работают благодаря тому, что электромагнитная муфта передает вращение элементам, заставляя работать механизм. Следует знать, что электромагнитный тип муфтового соединения является практически точной копией соединений с использованием муфты гидродинамической. То есть, область применения такого механизма, как электромагнитные муфты, соответствует области, где гидродинамические аналоги также востребованы. Например, при соединении редуктора и имеющегося на судах двигателя именно муфты электромагнитные применяются с целью передачи вращающего момента, а также для того, чтобы колебания, производимые дизелем, были погашены в достаточной мере.

Тому, чтобы использовать подобные механизмы в различных устройствах, существует немало причин, так как устройство полностью соответствует необходимым требованиям. Электромагнитная муфта позволяет получить постепенную, плавную и без скачков передачу частоты вращения, а также регулирует, опять же, плавно и без рывков, передаваемый момент. Именно по причине того, что электромагнитные муфты всему процессу, начиная от пуска механизма, обеспечивают плавность, при этом и торможение, и необходимое изменение вращательной частоты также происходит постепенно и плавно, приводят к распространению такого элемента, как электромагнитная муфта шире, чем аналогов.

Согласно классификации можно описать некоторые отличия видов, так, например, порошковые муфты электромагнитные на сегодняшний момент отличаются истинным быстродействием. Так, электромагнитные муфты фрикционные работают практически в 15 раз медленнее, чем порошковый аналогичный механизм, а гистерезисная электромагнитная муфта дает возможность получить такие характеристики, как рабочая стабильность и эксплуатационная долговечность. При этом именно последний вариант – гистерезисные муфты – отличаются и тем, что габариты имеет относительно небольшие, если сравнивать их с размерами, которые имеют остальные электромагнитные муфты. Согласно установленным условным обозначениям, электромеханические свойства, которая показывает та или иная электромагнитная муфта, обозначаются как МСт -f(Vy). Именно данные показатели позволяют определить, каковы вариации, происходящие при работе устройства, как электромагнитные муфты влияют на передаваемый момент, причем в полной зависимости от того, насколько изменятся ток, имеющийся в обмотке такого механизма, как электромагнитная муфта. Стоит также знать, что остаточный момент при работе механизма должен быть существенно ниже, чем момент нагрузки, так как в противном случае муфты электромагнитные, безо всякого напряжения, будут вращать механизм.

Модельный ряд муфт Helistar: POC, POB, PFB, PHC, PHB, PLB

Основной функцией электромагнитных муфт является передача крутящего момента с ведущего вала на ведомый. При этом отсутствует необходимость в механическом контакте, поскольку принцип их работы основан на взаимодействии магнитных полей. Представленный в данном разделе каталога модельный ряд муфт Helistar (POC, POB, PFB, PHC, PHB, PLB) не создает шумов, вибраций, не имеет изнашивающихся элементов конструкции и рассчитаны на продолжительный срок службы.

Соединение между ведущей и ведомой элементами конструкции осуществляется за счет повышения степени вязкости смесей, которые заполняют зазор между поверхностью сцепления муфт при увеличении магнитного потока в данном зазоре. Главный компонент таких смесей — ферромагнитный порошок (к примеру, карбонильное железо). Для предотвращения механического разрушения частиц железа вследствие постоянного воздействия силы трения или их слипания добавляются специальные жидкие или сыпучие наполнители.

Муфты марки Helistar отличает высокая скорость срабатывания, однако эксплуатационные показатели их надежности не являются достаточными для использования в такой сфере промышленной деятельности, как станкостроение. Среди сфер, в которых они получили наиболее широкое распространение — пищевая, полиграфическая, упаковочная.

Модельный ряд порошковых электромагнитных муфт Helistar

Модель		Название	Кгс-м
	POC	Обеспечивают плавность при разгоне и торможении, уменьшает перегрузку, а также разделяет пуск двигателей и механизмов		POC	Наименее подвержены воздействию абразивных включений (используемый для охлаждения сжатый воздух должен быть сухим и не загрязненным маслом)		POB	За счет изменения напряжения в обмотке возбуждения обеспечивают плавное регулирование крутящего момента		POB	Принцип действия тормоза основан на использовании электромагнитных сил, которые действуют в заполненном ферромагнитным порошком зазоре. Под постоянным воздействием магнитного поля происходит втягивание порошка в рабочие зазоры тормоза и создается механическая связь между статором и ротором		PFB	Обеспечивают точную регулировку тормозного момента вне зависимости от количества оборотов и имеют высокий диапазон регулировки тормозного момента		PHC	Конструкция с одной фрикционной поверхностью позволяет избежать тормозного момента и работать в условиях высоких температур		PHB	Конструкция позволяет разделять пуск двигателей и механизмов, уменьшать время пускового тока, устранять удары и обеспечить плавность разгона электродвигателей, устранять перегрузки, проскальзывания и т.д.	1.2~20
	PLB	Находящийся между полумуфтами защитный экран обеспечивает герметичность при перекачивании продукта (агрессивные, высокотоксичные, пожаро- и взрывоопасные, резко пахнущие и другие типы жидкостей)		POC	Компактного исполнения со средним крутящим моментом муфты. Подходят для использования в составе среднего и маломощного оборудования		POB	Компактного исполнения с небольшим крутящим моментом муфты. Применяются в маломощном оборудовании	5~50

Выбор подходящей модели муфты (крутящий момент муфты и мощность привода) осуществляется в индивидуальном порядке и зависит от вязкости среды и интенсивности перемешивания продукта.

Если вас интересует приобретение любой из представленных выше моделей электромагнитных муфт Helistar, свяжитесь с нами наиболее удобным способом. Мы гарантируем квалифицированную помощь в подборе отвечающего вашим требованиям запчастей и расходных материалов, а также с готовностью ответим на любые ваши вопросы. Доставка осуществляется в максимально сжатые сроки во все регионы России и страны ближайшего зарубежья.

Область применения порошковых муфт определяется принципом их действия. Наибольшее распространение изделие получило на предприятиях, которые используют в своей работе перемоточные станки и оборудование для разрезания бобин. В таких устройствах за счет порошковых муфт и магнитного порошка происходит передача крутящего момента к работающим валам.

Порошковые муфты удобны тем, что за счет изменения напряжения в обмотке возбуждения можно плавно регулировать крутящий момент. Чтобы передать момент, к муфте необходимо подключить постоянное напряжение. Чтобы произошла передача крутящего момента, используется специальный магнитный порошок.

Существует ряд обстоятельств, когда использование порошковых муфт имеет большую целесообразность. Если необходимо быстрое срабатывание механизма, то на помощь приходят муфты, в которых одним из действующих компонентов является специальный порошок.

Для слаженной работы всего узла у нас вы можете приобрести также контроллеры для порошковых муфт . При помощи прибора происходит функциональное регулирование работы муфты.

Принцип работы порошковых муфт сцепления и порошковых тормозных муфт основан на взаимодействии различных компонентов. Важным элементом является особый порошок, который на нашем складе всегда имеется в достаточном количестве в герметичной фасовке по 100 грамм. Порошок, как главная часть наполнителя, используется вместе с муфтой, которая имеет ведомую и ведущую составляющую.

Для работы порошковых муфт используются два режима: сцепление и торможение. Порошковыми муфтами снабжаются тормозные узлы, такое устройство необходимо там, где тормозной момент должен иметь переменные показатели. Муфты сцепления «работают» над плавным пуском, разгоном и своевременной остановкой механизма. А специальный контроллер, который вы можете приобрести на складах нашей компании, способен предотвратить узел от перегрузки.

Представленные на наших складах порошковые муфты и другие изделия, с помощью которых происходит надежная работа всего узла, подлежат эксплуатации при любых климатических условиях. Температурный режим изделий, выпускаемых с европейским качеством, допускает бесперебойную работу от -40 градусов до +90 градусов.

Каждое изделие, предлагаемое нашим заказчикам, проходит тщательную проверку на предмет соответствия требованиям по качеству и надежности и на отсутствие скрытых дефектов.

Более подробную информацию по порошковым муфтам, магнитному порошку, контроллерам и блокам питания можно получить у специалистов нашей компании или в каталогах, размещенных на нашем сайте.