ря, а с изменением направления тока меняется и направление хода якоря. Другой статической характеристикой электромагнитного поляризованного исполнительного устройства является зависимость момента или усилия от тока управления при постоянном угле поворота якоря, приведенная на рис. 13.4, в. Потребляемая мощность электромагнитных поляризованных исполнительных устройств представляет собой сумму мощности, идущей на управление, и мощности, создающей поток возбуждения.

§ 13.4. Электромагнитные исполнительные устройства

Электромагнитные исполнительные устройства предназначены для преобразования электрического тока в пропорциональное ему перемещение частей различных механизмов. Эти устройства позволяют получить при сравнительно больших ходах значительные усилия на якоре.

Принципиальная схема электромагнитного исполнительного устройства приведена на рис. 13.5, а. Оно состоит из корпуса /, выполненного из магнитомягкого материала, обмотки управления 2,

двух крышек с полюсными наконечниками 3 и якоря 4. Якорь центрируется относительно корпуса с помощью специальных пружин (на рисунке не показаны). Обмотка устройства состоит из двух катушек, включенных параллельно в соответствии со схемой рис. 13.5, б. При протекании по катушкам одинаковых токов /,==/2 = /о на якорь действуют равные по величине, но противоположно направленные силы Рэм? и Яэм2. Результирующая сила в этом случае Рэм==Рэм1-Рэм2=0. Управляют данным устройством, увеличивая ток h или h и соответственно снижая ток /2 или /i-При этом на якорь действует сила, зависящая от разности токов A/=/i-/2. Максимальное значение эта разность достигает в случае, когда ток в одной из катушек спадает до нуля, а в другой - возрастает до максимального значения Д/т = 2/о.

Характеристикой управления электромагнитного исполнительного устройства называется зависимость электромагнитной силы, действующей на якорь, от разности токов в обмотках управления Рэ«=!{М).

Ряс. 13.5. Электромагнитное испол-яительиое устройство:

а - принципиальная схема; 6 - схема включения катушек

При симметричном положении якоря на него действует сила

где k - коэффициент пропорциональности (=const, если магнитопровод ненасыщен).

Управление электромагнитным устройством осуществляется таким образом, что сумма токов /i и /2 остается постоянной:

/1 +/2 = 2/0.

Тогда Рэм=2й/оД/, где Д/=/,-/2.

Характеристика управления линейная при симметричном положении якоря. При отклонениях якоря от симметричного положения характеристика управления Рэм=(А/) становится нелинейной. Для получения линейной характеристики управления следует ограничивать диапазон перемещений якоря.

ГЛАВА 14. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ МУФТЫ С МЕХАНИЧЕСКОЙ СВЯЗЬЮ

Муфта в технике - деталь (или узел) для соединения, обычно по длине, двух (редко трех) частей машины или сооружения призматической или цилиндрической формы валов, тяг, труб, зубчатых колес, кабелей и т. д. (рис. 14.1). Приводная муфта работает в приводе - устройстве, приводящем в движение рабочую машину (механизм). Приводная муфта предназначена для соединения двух деталей, связанных общим вращательным движением (вала с валом; вала с зубчатым колесом, шкивом, звездочкой; зубчатого колеса с зубчатым колесом и т. п.).

Приводная нерасцепляемая (глухая) муфта постоянно соединяет две детали привода. Приводная сцепная (расцепляемая) муфта- муфта, которая может соединять и разъединять эти детали. Обычное назначение такой муфты - соединять и разъединять двигатель с рабочей машиной при вращении (рис. 14.2). С ведущим валом / двигателя связана ведущая часть 2 приводной сцепной муфты, с ведомым валом 4 рабочей машины связана ведомая часть 3 муфты. Эта муфта устроена так, что по команде человека или какого-либо автоматического устройства ведомая часть 3 муфты соединяется с ведущей 2, по другой команде - разъединяется с ней. Соединение ведущей и ведомой частей муфты позволяет передать механическую энергию двигателя рабочей машине (прн вращении).

Приводная сцепная самодействующая муфта не требует участия человека в ее управлении. Она действует автоматически по команде устройства, заключенного внутри конструкции самой муфты. К самодействующим муфтам относятся обгонные (передают момент только в одну сторону), предохранительные перегрузочные (применяются для предохранения от поломок детален машин) и др.

Приводная сцепная управляемая муфта соединяет или разъединяет двигатель и рабочую машину по команде человека или автоматически по команде какого-либо внешнего по отношению к муфте устройства. Необходимость в приводных, сцепных управляемых муфтах возникает, например, тогда, когда пуск и останов ра-

Mj/pmu

Сцепные (расцеплтмьк)

He расцепляемые (Щч/е)

I У"Р<1ляемые \ Самодействующие

\Шланические j \Ыра1мческие Пне1»аттсте Электрические \

V магиитной с1взью

j Электромагнитные \ I Электростатические I

1- Л-

С меканической

ClnbH)

ЭЗМ I г

(т tv.ts) I L

I I OiHoiucKolbie

i *

Многодиско1ые . Рабочий поток через диски

С /ращающеися катчтой (рас ti. ft)

С непаНа/кной той ft. IS)

гющейея ,-..,~.кой ис по крлЛстями тре-

с тпШит-mytncoa

ffpoxoium

каши,

Прогодот

(расш)

Не преходит

щшкаи и с еискаии, через которые ра/оччи проток про/оЛ/т

Сшод-/ажной т тушкой (рос. It J)

I Ие прогодат

It.ll

]Cmio3timaB

Ма раза (рис Its)

опии раз (рис W()

Рис. 14.1. Классификация муфт

бочей машины непосредственно двигателем может оказаться невыгодным или невозможным (из-за перегрева электродвигателя илн по другим причинам).

Приводная сцепная управляемая муфта, которая позволяет изменять направление вращения ведомого вала, называется реверсивной.

Рис. 14.2. Структурная схема привода с муфтой

В зависимости от физической природы управляющего сигнала приводные сцепные управляемые муфты подразделяются иа муфты с механическим, гидравлическим, пневматическим и электрическим (электромагнитным и электростатическим) управлением. Наиболее широкое применение в настоящее время почти во всех отраслях промышленности нашли приводные сцепные муфты с электромагнитным управлением. В зависимости от характера связи ведущей и ведомой частей их можно разбить на муфты с механической связью и муфты с магнитной связью. В учебнике рассматриваются только первые.

Приводная сцепная управляемая электромагнитная муфта с механической связью (далее кратко электромагнитная муфта) - это приводная сцепная муфта, в которой вращательное движение передается от ведущей части муфты к ведомой механическим трением или зацеплением, а управление этим процессом осуществляется с помощью магнитного поля, создаваемого электромагнитом, который органически входит в конструкцию муфты.

В зависимости от вида механической связи электромагнитные муфты делятся на фрикционные, зубчатые и порошковые. Электромагнитная фрикционная муфта (ЭФМ), осуществляет связь ведущей и ведомой частей с помощью сил трения между твердыми поверхностями в виде дисков, цилиндров и конусов. Наибольшее распространение получили дисковые ЭФМ, в которых поверхности трения и сами трущиеся элементы имеют некоторое сходство с дисками, расположенными в плоскости, перпендикулярной оси вращения (диск - круглая пластина). Такие ЭФМ называются одно-дисковыми, если они имеют одну или две пары поверхностей трения; многодисковыми - если больше двух пар.

Почти все известные в настоящее время электромагнитные муфты с механической связью рассчитаны на питание обмоток от цепи постоянного тока. Для увеличения быстродействия используются различные схемы форсировки.

§ i4.i. Одиодисковые фрикционные муфты

электромагнитные

Рассмотрим только одиодисковые ЭФМ с одной парой поверхностей трения и вращающейся катушкой.

ЭФМ с поверхностями трения, через которые проходит рабочий поток, изображена на рис. 14.3. Она осуществляет передачу вращения от ведущего вала 9 к ведомому 5. На валу 9 с помощью шпонки 8 жестко закреплена ведущая часть муфты, состоящая из корпуса 12, катушки , контактных колец 10 и щеток, через которые на катушку подается напряжение (провода, связывающие контак-

тные кольца и катушку, и щеточный узел не показаны). Ведущая часть муфты не может перемещаться относительно вала 9 в осевом направлении (механизм фиксации от осевого перемещения вправо на рис. 14.3 не показан). На ведомом валу 5 с помощью шпонки 7 (или шлицевого соединения) закреплен якорь 3 муфты. Якорь может перемещаться вдоль оси вала в пределах зазора 6i между полюсом / и якорем. Правым ограничителем осевого хода ведомой

части муфты является S, пружинное кольцо 6. Вы-

полненные из ферромагнитного материала корпус 12 и якорь 3 муфты образуют магнитопровод, по которому замыкается магнитный поток Ф, создаваемый катушкой . Под действием электромагнитных сил якорь муфты притягивается к полюсам 1 к 2. Сила сжатия фрикционных поверхностей 13 полюса / и якоря 3 создает силу трения, достаточную для передачи некоторого момента. Рис. 14.3. Однодисковая электромагнитная При обесточивании ка-фрикциоиная муфта с поверхностями трения, тушки возврат муфты В через которые проходит рабочий поток исходное положение, по-

казанное на рис. 14.3, осуществляется возвратной пружиной 4, которая была сжата при срабатывании. Пружина своим левым концом упирается в уступ ведомого вала, а правым - в якорь 3. Зазор бг сделан несколько больше 6i для уменьшения остаточного магнитного потока.

фрикционные материалы, имеющие большой коэффициент трения, обычно немагнитны. Так как в конструкции рис. 14.3 магнитный поток проходит через поверхности трения 13, то такие фрикционные материалы в ней использовать можно только небольшой толщины, чтобы не увеличивать существенно конечный немагнитный зазор на пути рабочего потока Ф. Увеличение этого зазора приведет к росту габаритов, массы, потребляемой мощности, поэтому в большинстве однодисковых муфт фрикционные элементы выносятся за пределы пути рабочего магнитного потока.

ЭФМ с поверхностями трения, через которые не проходит рабочий поток, показана на рис. 14.4. Ведущая часть муфты состоит из корпуса 3 со шпоночной канавкой /, контактных колец 2, катушки 4 и стального фрикционного кольца 5, жестко закрепленного на корпусе 3 муфты. Ведомая часть муфты состоит из фрикционного диска 6, жестко закрепленного на якоре 7; якоря, мембраны 8 и 258

полого цилиндра 10 со шпоночной канавкой 12. Магнитный поток Ф в этой муфте замыкается по корпусу 3 и якорю 7, а трение осуществляется между кольцом 5 и диском 6 (рабочий поток не проходит через поверхности трения). Фрикционный диск обычно делается съемным.

В процессе эксплуатации муфта требует регулировки: по мере износа диска 6 необходимо переставлять кольцо 5 таким образом, чтобы зазор 6в между поверхностями трения всегда был меньше зазора 6imax между якорем и корпусом муфты, в противном случае сжиматься будут якорь и корпус, а так как коэффициент трения между стальными якорем и корпусом меньше, чем между стальным кольцом 5 и фрикционным диском 6, то муфта не сможет передать момент, на который она рассчитана.

Возврат якоря муфты в исходное положение (рис. 14.4, а) из положения после срабатывания (рис. 14.4,6) происходит под действием мембраны 8 - плоской пружины в форме диска с разрезами. Через внешние отверстия 9 мембрана жестко прикреплена к

Рис. 14.4. Однодисковая электромагнитная фрикционная муфта с поверхностями трения, через которые ие проходит рабочий поток, при обесточенной катушке (а) и во включенном состоянии (б)

якорю, через внутренние отверстия И - к полому цилиндру 10. При включении муфты мембрана изгибается таким образом, что зазор между мембраной и правой поверхностью якоря (6в на рис. 14.4,6) становится практически равным зазору 6в между фрикционными поверхностями в начальном положении (рис. 14.4,а). Использование мембраны в качестве возвратной пружины позволяет отказаться от скользящего соединения ведомого вала с ведомой частью муфты, необходимого в конструкции муфты рис. 14.3.