книги / Электромагнитные муфты скольжения

цаемость. Чаще всего эти детали выполняются из литой стали или ста­ лей марок 10 или 20. В муфтах малых размеров целесообразно магнитопровод изготовлять из стали электротехнической, имеющей высокую магнитную проницаемость, что позволяет уменьшить размеры сечения обмотки возбуждения и снизить расход меди и потери на возбуждение.

Для повышения вращающего момента муфты при больших сколь­ жениях активную часть якоря следует выполнять из материала с малой магнитной проницаемостью, а для увеличения момента при малых скольжениях эта часть должна иметь малое электрическое сопротив­ ление.

Таблица 1.1. Технические данные литой стали

Как показали исследования асинхронных электродвигателей с мас­ сивным ротором [31], выполнение активной части якоря из сплава меди и железа позволяет значительно увеличить вращающий момент во всем диапазоне скольжений.

Для того чтобы не снижать магнитную проводимость всего магнитопровода, массивные роторы выполняют двухслойными: внешний актив­ ный слой ротора (якоря) изготовляется из материала с малой магнит-

31

иой проницаемостью и высокой электрической проводимостью, а осталь­ ная часть якоря — из малоуглеродистой стали с высокой магнитной проницаемостью. Это позволяет одновременно обеспечить оптимальные электромагнитные параметры активного слоя якоря и его высокую активную магнитную проводимость как элемента магнитной цепи.

Технические данные литой стали и стали марки 20 приведены

втабл. 1.1 и 1.2.

ГЛ А В А В Т О Р А Я

КОНСТРУКЦИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ МУФТ СКОЛЬЖЕНИЯ

2.1. МУФТЫ СО СКОЛЬЗЯЩИМ ТОКОПОДВОДОМ

Муфты со скользящим токоподводом (контактные) явля­ ются наиболее простыми по конструкции и имеют меньшие размеры и массу по сравнению с бесконтактными муфтами, поэтому они продолжают находить широкое применение в установках, не предъявляющих повышенных требований к виброударостойкости и надежности привода. Слаботочные скользящие контакты муфт в нормальных условиях рабо­ тают достаточно надежно и не требуют особого внимания при обслуживании. Лишь в условиях ударных нагрузок и вибрации переходное сопротивление скользящих контактов может оказаться нестабильным и нарушить нормальную работу муфты. Применение контактных муфт нежелатель­ но также в условиях загрязненности окружающей среды.

В Советском Союзе серийно выпускаются комплектные приводы типа ПМСМ, включающие двигатель, муфту со скользящим токоподводом, тахогенератор и систему управ­ ления с обратной связью по частоте вращения, и отдельные индукторные муфты скольжения типа ИМС.

Приводы типа ПМСМ содержат восемь тцпоразмеров, выполненных на базе шести габаритов муфт. Муфты трех первых габаритов, разработанные в ЭНИМСе, выполнены по конструктивной схеме рис. 1.15,6 и имеют торцовый скользящий токоподвод, состоящий из щетки с одним кон­ тактным кольцом. Второй вывод обмотки возбуждения присоединен к источнику питания через магнитопровод индуктора, подшипник и подшипниковый щит [11, 13, 19]. Муфты трех последних габаритов разработаны во ВНИИДМАШе по схеме рис. 1.15,г [19].

Индукторные муфты типа ИМС шести типоразмеров, разработанные во ВНИПИ Тяжпромэлектропроект, выпол­ нены по схеме рис. 1.15,6 [7—9].

32

На рис. 2.1 показаны конструкции муфт со скользящим токоподводом фирмы Stromag (ФРГ), получившие широкое распространение в различных отраслях промышленности. Отсутствие в муфтах корпуса (станины), подшипниковых щитов и валов обеспечивает простоту кон­ струкции, минимальные размеры и массу. Муфты предназначены для установки на валах двигателей, редукторов или других механизмов и

1 — ступица; 2 и 5 — части индуктора; 3 — боковина якоря; 4 — якорь; 6 — об­ мотка; 7 — контактное кольцо

имеют в ступицах якорей отверстия со шпоночными пазами. Индуктор панцирного типа с укороченными зубцами и ступица якоря центриро­ ваны относительно друг друга подшипниками, а вал механизма при­ соединяется с помощью упругих полумуфт к резьбовым отверстиям в торце индуктора. Контактные кольца размещены на выступающей части индуктора, а щеткодержатель закрепляется на неподвижной части механизма. Муфты выпускаются фирмой в нескольких исполнениях, различающихся конструкциями якоря и системы охлаждения.

Муфты исполнения IKV (рис. 2.1,а) имеют массивный якорь, боко­ вина которого является центробежным вентилятором, осуществляющим обдув внутренней поверхности якоря и внешней поверхности обмотки возбуждения. Эти муфты предназначены для регулирования частоты врдщения производственных механизмов.

В муфтах исполнения IKS- (рис. 2.1,6) вентилятор отсутствует, а якорь имеет зубцы, равные по шагу и размерам зубцам индикатора, и короткозамкнутую обмотку, стержни которой заполняют междузубцовые впадины якоря. Муфты применяются для асинхронного пуска механизмов и последующей работы в -синхронном режиме с предохра­ нением механизма и двигателя от перегрузок, вызывающих выпадение из синхронизма.

Муфта исполнения IKD отличается от муфты исполнения IKS на­ личием двух расположенных рядом индукторов (схема магнитной си­ стемы по рис. 1.3) и увеличенной их длиной, а муфта исполнения

33

IKD2L дополнительно имеет ведущий и ведомый валы с опорными подшипниковыми стойками. Муфты могут поставляться фирмой также с короткозамкнутыми якорями. Основные технические данные муфт исполнений IKV, IKS, IKD и IKD2L приведены в [20].

Аналогичные по расположению подшипниковых узлов и контакт­

роль нагнетательных элементов вентиляционной системы. Вал механиз­ ма присоединяется к торцу индуктора с помощью упругой муфты.

В зависимости от конструкции якоря муфты имеют несколько исполнений. Муфты исполнения КА имеют якори с короткозамкнутыми обмотками, выполненными на всю толщину якоря. В такой муфте якорь практически представляет собой плоскую беличью клетку, окна которой заполнены ферромагнитным материалом.

для асинхронного пуска, синхронной работы и предохранения механиз­ мов от перегрузок.

Основные технические данные муфт исполнений КА, KW и KS при­ ведены в [20].

34

2.2. БЕСКОНТАКТНЫЕ МУФТЫ

Приводы с муфтами по схеме рис. 1.16,а выпускаются фирмами Eaton (США) и Неепап (Англия). Фирма Неепап выпускает на базе подобной конструкции несколько модификаций приводов и отдельных муфт. Основные параметры и характеристики приводов и муфт фирмы Неепап приведены в [20].

На рис. 2.3 показана конструкция бесконтактной муфты фирмы Неепап. Корпус муфты образован трубчатой проставкой 5, зажатой подшипниковыми щитами 4 и 13, стянутыми болтами. Приводной дви­ гатель крепится сбоку или сверху к подшипниковым щитам муфты и через ременную передачу и шкив 1 вращает ведущий ротор муфты, состоящий из ступицы 3 и якоря 8, снабженного лопатками центробеж­ ного вентилятора. На ведомом валу 2 закреплена полюсная система переменной полярности, состоящая из зубчатого ротора 9 и полюсного кольца 10, соединенных друг с другом кольцом 7 из немагнитной стали.

Обмотка возбуждения 11 установлена на неподвижном магнитопроводе 12, прикрепленном к подшипниковому щиту 13. В подшипни­ ковом щите размещен статор 15 бесконтактного синхронного тахогенератрра, залитый компаундом. Ротор 16 тахогенератора представляет собой постоянный магнит в виде звездочки с полюсами чередующейся полярности, залитой во втулку из немагнитного материала, укреплен­ ную на ведомом валу. Для улучшения охлаждения трубчатая простав­ ка корпуса имеет большие окна, закрытые сварной защитной сеткой 6. Выводы обмоток муфты и тахогенератора закреплены в коробке 14.

На рис. 2.4 показана конструкция бесконтактной муфты фирмы Stromag (ФРГ). Муфта предназначена для работы с фланцевым дви­ гателем, крепящимся к корпусу муфты. Так, как ведущая часть муфть! опирается через подшипники на корпус, то для использования муфты без двигателя в расточку ступицы устанавливается отдельный вал.

При использовании муфты с двигателем (рис. 2.4) фланец 1 по­ следнего крепится к корпусу 2 муфты, а вал соединяется со ступицей ведущего индуктора 4, снабженного центробежным вентилятором 3. Индуктор панцирного типа содержит две половины с клювообразными зубцами, соединенные немагнитным кольцом. Детали 5 и 7 неподвиж­ ной части магнитной системы с обмоткой 6 и подшипниковый щит 9 крепятся удлиненными болтами к корпусу муфты. Якорь 11 выполнен в .виде обода с радиальными ребрами-спицами, прикрепленными к ве­ домому валу 12. Д ля получения сигнала обратной связи по частоте вращения муфта имеет встроенный импульсный датчик S индукционного типа, ротором которого является участок обода 10 якоря муфты, имею­ щего на концевой части зубцы.

В рассмотренной муфте якорь является ведомым и эффективность охлаждения обеспечивается за счет большой площади поверхности его

35

09

о>

Рис. 2.3. Бесконтактная муфта. фирмы Н'еепап (Англия)

ребер. Данная конструкция является базовой основой блоков различных исполнений, выпускаемых фирмой. Фирма по требованию заказчика комплектует поставляемые приводы встроенными электромагнитными тормозами индукционного и фрикционного типов. В зависимости от исполнения конструкции блоков имеют следующие обозначения: RTF —

Муфты с номинальными моментами от 50 до 3000 Н м имеют кон­ струкцию, показанную на рис. 2.5. Разъемный корпус состоит из ча­ стей 5 и 7, между которыми размещена обмотка возбуждения 6. Обод якоря 4 с внутренней стороны снабжен охлаждающими ребрами, часть которых используется для соединения обода со ступицей, закрепленной на ведущем валу 12. На нем установлен также центробежный венти­

рается на ведущий вал. Подшипниковые щиты 1 и 10 снабжены окна­ ми для входа и выхода охлаждающего воздуха. Тахогенератор 3 кре­ пится на подшипниковом щите муфты и приводится от ведомого вала клиновым ремнем. Основные технические данные муфт приведены в [19, 20].

Фирмы Yaskawa и Fuji (Япония) выпускают комплектные элек­ троприводы, силовая часть которых состоит*из бесконтактной муф­ ты скольжения с воздушным охлаждением и встроенным бесконтактным тахюгенератором и фланцевого электродвигателя (рис. 2.6). К корпу­ су 3 муфты крепится двигатель i, на валу которого закреплен центро­ бежный вентилятор 2 с ведущим якорем 5. Ведомый индуктор 4

крепится на ведомом валу 9. Обмотка возбуждения 6 установлена на

неподвижной части 7 магнитопровода. Тахогенератор вмонтировав

в крышку 8.

31

Рис. 2.5. Конструкция бесконтактной муфты фирмы Ragonot (Фран­ ция)

Боковина стенки корпуса, имеющего прямоугольную форму, снаб­ жена решетками или жалюзи, закрывающими входные и выходные отверстия. Направление охлаждающего воздуха в системе показано стрелками. Воздух засасывается через входные решетки в боковых стенках корпуса и с торцовой стороны через отверстия в крышке 8 и детали 7. Воздух, засасываемый с торцовой стороны, омывает обмотку возбуждения и, соединившись с потоком из входцых решеток, проходит через междузубцовые ©падины индуктора, охлаждает якорь и выбра­ сывается вентилятором через выходные решетки. Для муфт этой кон­ струкции характерны малоинерциоцность якоря и индуктора и большая глубина междузубцовых впадин, что снижает скорость движения воз/ духа и улучшает охлаждение муфты.

Мощность встроенного тахогенератора на всех приводах составляет 60 Вт, используемые диапазоны регулирования от 1 :2,5 до 1 : 10. Блоки управления приводами выпускаются на мощности 200 и 400 Вт (см. рис. 10.3).

38

Рис. 2.6. Бесконтактная муфта фирм Yaskawa и Fuji (Япония)

Экспериментальным НИИ кузнечно-прессового машино­ строения (ЭНИКМАШ) разработаны три типоразмера приводов с бесконтактными электромагнитными муфтами скольжения типа ПЭМС (50, 100 и 200 Н-м). Силовая часть привода (рис. 2.7) состоит из двигателя, муфты и тахогенератора. Приводной асинхронный короткозамкну­ тый двигатель 17 через промежуточный фланец 15 крепит­ ся к корпусу 9 муфты, снабженному внешними охлаждаю­ щими ребрами. В корпусе установлены два полюсных кольца 10, между которыми размещена обмотка возбужде­ ния 11. Ведущий ротор состоит из частей 8 и 12, соединен­ ных латунным швом и приваренных к массивным лопат­ кам ступицы 16, которая крепится на валу двигателя. Проти­ воположная часть ведущего ротора через боковину 7 и подшипник опирается на подшипниковый щит 5 муфты. Ведомый ротор 6 имеет внутренние ребра, приваренные к ведомому валу 3 и конической части 14, опирающейся через подшипник на ступицу ведущего ротора.

Тахогенератор 2 приводится в движение клиновым рем­ нем от шкива 4, закрепленного на ведомом валу. Выводы обмотки и тахогенератора закреплены на клеммах /, за­ крытых кожухом. При синхронной частоте вращения при­ водного двигателя 1500 об/мин и ниже дополнительно при­ меняется вентилятор 13, улучшающий охлаждение муфты. Вентилятор крепится к ведущему валу. Зубцы-полюсы

39

0(0 ((

О

05Nj

4

3

Л

1

Рис. 2.7. Конструкция силовой части привода типа ПЭМС50