9. Електромеханічні муфти
Муфта передає рух від одного вала до іншого, які розташовані на одній вісі.
Електромеханічні муфти мають велику перевагу над механічними, оскільки дозволяють регулювати відносну швидкість обертання валів, а також дистанційно з’єднувати та роз’єднувати вали між собою.
В електромеханічних муфтах широко використовуються електроіндукційні та електромагнітні процеси. Такі муфти називають муфтами з електричним керуванням. Останні поділяються на індукційні, електромагнітні та феропорошкові.
9.1. Індукційні муфти На рис. 9.1 схематично зображена конструкція індукційної муфти.
Ротор 1 розташований на веденому валу; індуктор 2 розташований на ведучому валу; обмотка індуктора 3, через ковзні контакти і контактні кільця під’єднана до джерела постійного струму.
Електромагнітні
процеси в цих муфтах протікають подібно
процесам в асинхронному двигуні з
короткозамкненим ротором. При проходженні
електричного струму через обмотку 3,
в муфті утворюється (наводиться) постійне
магнітне поле. При обертанні ведучого
вала з індуктором 2,
в роторі 1,
який зв‘язаний механічно з веденим
валом, виникають вихрові струми. Останні
у свою чергу утворюють магнітне поле
ротора, яке взаємодіє з магнітним полем
індуктора 2
і викликає певний
обертальний момент на веденому валу.
Від рівня взаємодії цих магнітних полів між собою залежить рівень механічної енергії, яка передається від ведучого валу до відомого. Тому для стабільної роботи муфти потрібна спеціальна система автоматичного керування.
9.2. Електромагнітні фрикційні муфти
Електромагнітна фрикційна муфта зображена на рис. 9.2. Вона складається з осердя електромагніта 1, обмотки електромагніта 2, ротора (якоря) 3 та фрикційного диску 4.
При проходженні електрик-ного струму по обмотці, між осердям, яке розташоване на ведучому валу та ротором (якорем електромагніта), що розташований на веденому валу, виникає сила тяжіння. Згідно з формулою Максвелла ця сила визначається так:
,
де I – струм обмотки електромагніта 2; w – число її витків, S і ρ – площа і товщина магнітного зазору відповідно.
Як фрикційні диски використовуються металокерамічні матеріали, які мають великий коефіцієнт тертя і можуть працювати при температурі до 200о С.
9.3. Феропорошкові електромагнітні муфти
Феромагнітні порошки в магнітному полі різко змінюють свою в’язкість залежно від величини МРС. Це викликано тим, що частинки порошку при цьому поляризуються та зчеплюються між собою. Дане явище використовується у феропорошкових муфтах. У порівнянні з електромагнітними, останні мають значно більшу швидкодію через меншу масу ротора. Феропорошкові муфти можуть забезпечити велику частоту вмикань. Крім того, вони дозволяють плавно змінювати швидкість обертання веденого вала. Недоліком таких муфт є менша потужність, що передається від ведучого до веденого вала.
На рис.9.3 показана приблизна конструкція феропорошкової муфти. На веденому валу розміщується барабан з немагнітного матеріалу 1, зазвичай, це термореактивна пластмаса. Барабан розташовано між полюсами електромагніта. Усередині барабана розташовується ротор 3 із зносостійкого металу. Порожнина між барабаном та ротором 2 заповнюється феромагнітним порошком (карбональне залізо в суміші з графітом або з кремнійорганічним маслом).
Як видно з рисунку, при відсутності струму в обмотці електромагніта вали вільно обертаються один відносно одного. Механічний зв’язок виникає при появі струму, коли в магнітному полі частинки порошку зчеплюються між собою та з ротором 3.
