Электромагнитные фрикционные муфты

а) Принцип действия. Простейшая конструкция элект­ромагнитной фрикционной муфты представлена на рис. 14.3. Постоянное напряжение подводится к щеткам, скользящим по контактным кольцам 1, соединенным с выводами обмот­ки 2. Обмотка имеет цилиндрическую форму и окружена магнитопроводом ведущей части 3 муфты. Направляющая втулка 7 имеет выступ 6, который входит в паз 8 полумуф­ты 5, которая может перемещаться вдоль оси, оставаясь соединенной с валом 10.

В обесточенном состоянии пружина 9 упирается в на­правляющую втулку 7, жестко закрепленную на валу 10, и отодвигает подвижную часть полумуфты 5 вправо. При этом поверхности трения (диски 4) не соприкасаются и ве­домый вал 10 разобщен с ведущим валом П.

При подаче на обмотку управляющего напряжения воз­никает магнитный поток Ф. На полумуфты 3, 5, выполнен­ные из магнитомягкого материала, начинает действовать электромагнитная сила, притягивающая их друг к другу. Таким образом полумуфты и обмотка представляют собой электромагнит. Между дисками 4, жестко связанными с де­талями 3 и 5, возникает сила нажатия, обеспечивающая необходимую силу трения и их надежное сцепление.

На рис. 14.3,6 изображена поверхность трения. Элемен­тарный момент трения

dM _тр = k _трp_yд2n R ² dR, (17.1)

где p_yд — давление на поверхности трения, Па; k _TP — коэф­фициент трения; R — текущий радиус поверхности трения, м.

Рис.17.3.Электромагнитная фрикционная муфта:

а –разрез муфты; б –поверхность трения
Коэффициенты трения для дисков из различных мате­риалов приведены в табл. 17.1.

Коэффициенты трения Таблица 17.1.

Материал	Режим покоя	Режим движения
Сталь — сталь	0,15	0,15
Сталь — чугун	0,3	0,18
Сталь — бронза	0,15	0,15
Чугун — чугун	0,15	0,15
Металлокерамический материал на медной основе — сталь	0,3—0,4	—
Металлокерамический материал на желез- ной основе — сталь	0,4—0,8	—

Наиболее совершенны диски из металлокерамики. Металлокерамика на медной основе состоит из 68% меди, 8% олова, 7% свинца, 6% графита, 4% кремния и 7 % железа. Составляющие в порошкообразном состоянии прессуются при высоком давлении (сотни мегапаскалей) и затем спекаются при температуре 700—800 °С. Аналогично изготовляется металлокерамика на железной основе. Металлокерамические материалы имеют высокое значение k _тр и допускают высокую рабочую температуру (до 200 °С).

Давление р_уд определяется износом поверхностей трения дисков. Для металлокерамических материалов оно состав­ляет 0,8—1, для сталей 0,4—0,6 МПа.

В процессе пуска момент, который должен быть передан муфтой, возрастает, так как кроме статического момента нагрузки М _ннеобходимо передать динамический момент М _дин. При этом проскальзывание (пробуксовка) поверхно­стей трения должно быть небольшим, иначе они могут вый­ти из строя из-за нагрева до высокой температуры. В режи­ме пуска

М_тр = М _н + М _дин = M_a + J = М _н k _з,(I7.2)

где J — момент инерции подвижных частей, кг-м²; — уг­ловая частота вращения, 1/с; k ₃— коэффициент запаса, учитывающий возрастание момента муфты при пуске. Зна­чения k₃ для различных видов нагрузок приведены ниже:

Вид нагрузки к₃

Металлорежущие станки.. 1,25—2,5
Краны, подъемники.... 3—5

Центробежные насосы... 2— 3

Воздуходувки 1,25—2

Мельницы, дробилки.... 4,0

При большом передаваемом моменте для уменьшения габаритных размеров муфты применяется многодисковая система (рис. 17.4). Диски 6 связаны с ведущей частью муфты 5 и могут свободно перемещаться вдоль направляю­щих 7. Диски 8, связанные с электромагнитом ведомой ча­сти, также могут перемещаться по направляющей 4. В дан­ной конструкции магнитный поток, создаваемый обмоткой 1, не проходит через диски, а замыкается через магнитопровод 2 и якорь 3, что позволяет уменьшить зазор элект­ромагнита. Момент, развиваемый такой муфтой,

М _тр = М _д(n -1), (17.3)

где М _д— момент трения одной пары дисков; п — общее число дисков.

Рис. 17.4. Многодисковая фрикционная муфта

Зная поверхность трения S и допустимое давление на поверхности одного диска р_уд, можно найти основные пара­метры электромагнита. Поскольку рабочий зазор мал и маг­нитное поле в рабочем зазоре равномерно, определить элек­тромагнитное усилие можно по формуле Максвелла.

Электромагниты муфты изготавливаются из сплошного материала и поэтому имеют большую постоянную времени. При отключении муфты на контактах коммутирующего ап­парата возникает дуга, которая замедляет процесс отклю­чения и вызывает сильную эрозию контактов. При быстром обрыве дуги возможны возникновение перенапряжения и пробой обмотки. Для облегчения процесса отключения обмотка шунтируется разрядным резистором. Для устранения залипания якоря в притянутом состоянии магнитная система должна иметь конечный зазор.