Электромагнитные сцепления

Классификация электромуфт

В большинстве случаев электромуфты классифицируются по тому, в какой области они применяются. Чаще всего применяется электромагнитная фрикционная муфта. Она обладает следующими свойствами:

1. Устройство может применяться для снижения вероятности воздействия импульсных нагрузок.
2. На холостом ходу конструктивные особенности определяют незначительные потери. Этот момент определяет то, что основные элементы не нагреваются при эксплуатации.
3. Есть возможность провести быстрый пуск механизма даже в случае, если оно находится под большой нагрузкой.

Рассматриваемый тип механизма делится на несколько основных типов:

1. Контактные.
2. Тормозные.
3. Бесконтактные.

Довольно част встречается муфта электромагнитная тормозная, которая может снизить количество оборотов при работе.

1. Катушки электромагнитного типа. Она изготавливается при применении специальных сплавов, которые характеризуются определенными свойствами. Катушка требуется для непосредственной генерации электромагнитного поля.
2. Пластин прижимного типа. Этот элемент конструкции должен характеризоваться высокой прочностью.
3. Шкива, который передает усилие от электрического двигателя. Привод подобного типа получил довольно широкое распространение, так как он обеспечивает защиту устройства от перегрева при большой нагрузке. За счет смены шкивов есть возможность регулировать количество оборотов на выходе.

В рассматриваемом случае на катушку подается электричество, которое образует электромагнитное поле. За счет этого происходит притягивание прижимной пластины к шкиву. Подобное перемещение дает свободу валу, и механизм начинает работать.

Компрессорные установки получили весьма широкое распространение

Именно поэтому нужно уделять внимание следующим дефектам:

1. Довольно часто встречается ситуация, когда подшипник шкива деформируется. В этом случае достаточно провести замену элемента.
2. Прижимная пластина изготавливается из тонкого метала, поэтому на момент эксплуатации она может деформироваться. Кроме этого, проблема возникает в случае неправильной установки зазора.
3. Встречается ситуация сгорания самой муфты. Она чаще всего связана с высоким напряжением, которое подается на катушку.

Развитие современных технологий определило то, что в автомобилях проводится установка электромагнитной муфты сцепления. Она делиться на несколько различных типов в зависимости от привода:

1. Гидравлический. Этот вариант исполнения характеризуется тем, что передача усилия осуществляется за счет жидкости в системе. Масло и вода хорошо подходят для передачи усилия. Однако, гидравлический привод на сегодняшний день характеризуется относительно низкой надежностью.
2. Механический. Подобное устройство характеризуется тем, что передача усилия проводится за счет сочетания различных элементов. Примером можно назвать звездочки, шестерни и другие детали.
3. Муфта сцепления электромагнитная.

Наиболее распространен последний тип механизма. При этом он также классифицируется на несколько основных типов:

1. По показателю трения выделяют мокрые и сухие. В последнее время большое распространение получили варианты исполнения, которые могут работать только при добавлении масла.
2. Классификация проводится и по режиму включения: непостоянные и постоянные.
3. Выделяют муфты с одним или несколькими ведомыми дисками. Выбор проводится в зависимости от того, какие требуются эксплуатационные характеристики.
4. По виду управления также выделяют несколько основных видов механизма. Примером можно назвать механический, гидравлический и комбинированный.

Этот современный вариант исполнения встречается в случае, когда нужно обеспечить смещение соединяемых элементов относительно друг друга на момент эксплуатации.

Муфта фрикционная

В муфте с фрикционным диском используется однодисковая фрикционная поверхность для зацепления входного и выходного элементов сцепления.

Обручение

Когда сцепление приводится в действие, ток течет через электромагнит, создавая магнитное поле. Роторная часть муфты намагничивается и создает магнитную петлю, притягивающую якорь. Якорь прижимается к ротору, и при контакте создается сила трения. За относительно короткое время нагрузка ускоряется, чтобы соответствовать скорости ротора, тем самым зацепляя якорь и выходную ступицу муфты. В большинстве случаев ротор постоянно вращается вместе с входом.

Разъединение

Когда ток снимается с муфты, якорь может свободно вращаться вместе с валом. В большинстве конструкций пружины удерживают якорь вдали от поверхности ротора при высвобождении мощности, создавая небольшой воздушный зазор.

Езда на велосипеде

Цикл достигается путем прерывания тока через электромагнит. Пробуксовка обычно происходит только при разгоне. Когда сцепление полностью включено, относительного проскальзывания нет, при условии, что сцепление имеет правильный размер, и, таким образом, передача крутящего момента эффективна на 100%.

Электромагнитное сцепление

Электромагнитное сцепление имеет три основные части: неподвижный корпус 14 ( рис. 84, б) с обмоткой возбуждения 15, закрепленный в картере сцепления, ведущую часть 13, соединенную с валом двигателя, и ведомую часть 16, передающую крутящий момент на первичный вал коробки передач.
 

Схема однодископого фрикционного сцепления.

Существует также электромагнитное сцепление. Оно имеет высокую износостойкость и удобное включение ( выключение), однако требует большого расхода электроэнергии, запас которой на транспортных и тяговых машинах сельскохозяйственного назначения ограничен.
 

По принцип действия различают фрикционные, гидравлические и электромагнитные сцепления. На грузовых автомобилях устанавливаются фрикционные сцепления.
 

Переключение передач значительно упрощается применением электромагнитных сцеплений и тормозов.
 

Кроме того, автомобиль ЗАЗ-968Р имеет автоматическое электромагнитное сцепление, а автомобиль ЗАЗ-968МР — сцепление с электровакуумным приводом.
 

Главная ось, которая проходит через коробку зубчатой передачи, оканчивается электромагнитным сцеплением. Когда сцепление включено, управляющие стержни могут подниматься или опускаться вручную с помощью колеса, расположенного на пульте управления. Вращение от этого колеса передается через длинный вал и конические шестерни. Если прекратится подача электроэнергии или мощность котла превысит установленную величину, сцепление освобождается, и аварийные стержни спускаются под действием силы тяжести в реактор. Кроме сельсина малой скорости, поставлен высокоскоростной сельсин, имеющий перед магнитным сцеплением зубчатое сцепление с передающим валом.
 

Энергетическая система этого автомобиля состоит из бензинового мотора объемом 200 см — в сочетании с электромотором через электромагнитное сцепление. При включении сцепления бензиновый мотор и электромотор работают с одной скоростью и связаны с дифференциалом и осью через коробку передач.
 

У гидравлических сцеплений ( гидромуфт) связь ведущей и ведомой частей осуществляется потоком жидкости, движущимся между этими частями, а у электромагнитных сцеплений — магнитным полем.
 

Для аварийной остановки каландра, приводимого в действие мотором с регулируемой скоростью ( чаще всего трехфазными шунтовыми коллекторными моторами), применяется торможение мотора либо способом противотока, либо способом, состоящим в том, что при выключении электромагнитного сцепления вал мотора отключается от вала каландра. При втором способе торможения мотора сам каландр останавливается при помощи специального тормозящего индукционного короткозамкнутого мотора небольшой мощности. Этот мотор, насаженный на вал каландра, вращается вместе с валом во время работы машины. В момент, торможения мотор включается в работу и начинает вращаться в направлении, обратном вращению вала каландра, и таким образом создает эффективное торможение вала каландра.
 

Электромагнитное порошковое сцепление.

Для работы электромеханической трансмиссии используют электрическую энергию. В электромагнитном сцеплении — крутящий момент от ведущих деталей к ведомым передает находящийся между ними мелкий железный порошок.
 

В зависимости от характера связи между ведущей и ведомой частями различают фрикционные, гидравлические и электромагнитные сцепления.
 

Коробки передач применяются также на тяжелых электрокарах некоторых типов. Один конец вала электродвигателя при этом соединяется с гидравлическим насосом, а другой — с коробкой передач. В этих случаях электромагнитные сцепления имеют преимущество. Управление электромагнитным сцеплением может осуществляться от вспомогательных контактов, расположенных на валу контроллера, что полностью исключает возможность ошибочных или неправильных включений передачи водителем.
 

Коробки передач применяются также на тяжелых электрокарах некоторых типов. Один конец вала электродвигателя при этом соединяется с гидравлическим насосом, а другой — с коробкой передач. В этих случаях электромагнитные сцепления имеют преимущество. Управление электромагнитным сцеплением может осуществляться от вспомогательных контактов, расположенных на валу контроллера, что полностью исключает возможность ошибочных или неправильных включений передачи водителем.
 

Электромагнитные сцепления позволяют автоматизировать управление сцеплением. На рисунке, в качестве при­мера приведена схема электромагнитного сцепления.

Нажимной диск 3 жестко связан с сердечником электромагнита 5.  Якорь электро­магнита 4 жестко соединен с кожу­хом 2 сцепления. При возбуждении обмотки сердечник 5 электромагнита притягивается к якорю 4 и зажимает ведомый диск 1 сцепления между ма­ховиком и нажимным диском. При размыкании тока сердечник оттяги­вается от якоря пластинчатыми пружинами. Сила, с которой ведомый диск зажимается между маховиком и нажимным диском, зависит от силы тока в обмотке электромагнита. В момент трогания автомобиля с места на первой передаче или на заднем ходу переключатель 8 (б), установленный на рычаге переключения коробки передач, выклю­чается.

Независимое питание обмотки возбуждения генератора 7 обеспечивается от аккумуляторной батареи. В процессе трогания автомобиля с места число оборотов двигателя, а следовательно, и генератора, постепенно увеличивается; соответственно возрастает сила тока, вырабатываемого генератором и поступающего в обмотки электромагнита сцепления 14, а значит и сила, зажимающая ведо­мый диск сцепления. Автомобиль плавно трогается с места.

Быстрота нарастания тока, а, следовательно, и плавность трога­ния с места зависят от величины сопротивлений R₂ и Rз. Первое из них регулируется при наладке механизма, а второе может вклю­чаться или выключаться переключателем 9 водителем в зависимости от эксплуатационных условий трогания с места. При переключении передач на ходу автомобиля переключатель 8 включается, и ток от аккумуляторной батареи проходит не только через обмотку возбуждения генератора 7, но и через обмотку его якоря. При этом ток, поступающий в обмотки электромагнита сцепления 14, нарастает интенсивнее, и сцепление включается более резко.

В случае неисправности генератора с помощью переключателя 11 можно перейти на питание электромагнита сцепления 14 от акку­муляторной батареи. При больших углах открытия дроссельной заслонки контакты 12 замыкаются, сопротивление R1 выключается и сила, сжимающая ведомый диск, увеличивается. Сцепление выключается при автоматическом размыкании контактов 13 в соответствую­щих положениях рычага переключения коробки передач.

Контакты 10 управляются от реле обратного тока и обеспечивают возможности зарядки аккумуляторной батареи, когда напряжение генератора достигает достаточной величины. Одновременно генера­тор переходит на режим самовозбуждения.

При включении храповой муфты 6 (а) можно в случае разрядки аккумуляторной батареи пускать двигатель буксировкой автомобиля.

С износом фрикционных накладок ведомого диска сцепления уве­личивается воздушный зазор между якорем и сердечником электромагнита, а следовательно, увеличиваются и потери в магнитопроводе. Для нормальной работы сцепления необходимо регулировать электрические сопротивления в соответствии с износом накладок.

Мощность потребляемого электромагнитным сцеплением тока составляет 25—40 Вт. Ток даже при относительно малых числах оборотов идет от генератора и аккумуляторная батарея не разря­жается. Расчет электромагнитных сцеплений приводится в специаль­ной литературе.

Регулировка электромагнитного сцепления

Регулировка сцепления применяется главным образом для того, чтобы в эксплуатации иметь возможность поддерживать зазор в установленных пределах. Для этого обычно регулируют длину тяг привода от педали с проверкой зазора по свободному ходу педали.

В сцеплениях с центральной пружиной часто предусматривают, кроме того, регулировку силы нажатия пружины по размеру А с установлением этого размера регулировочными прокладками 5.

При сборке сцепления регулируют одновременность нажатия на все рычажки при соприкосновении с муфтой.

Элементы защиты, электромагнитные фрикционные многодисковые муфты

Подобная электромуфта чаще всего устанавливается на станках с блоком числового программного управления. К достоинствам отнесем следующие моменты:

1. Компактность. За счет этого есть возможность проводить установку электромагнитной муфты в современные устройства. С каждым годом размеры устройства существенно уменьшаются, за счет чего расширяется область применения.
2. Надежность. Этот параметр считается наиболее важным при выборе практически любой муфты. Применение специальных материалов и контроль качества на всех этапах производства позволяет достигнуть наиболее высокого показателя надежности.
3. Малогабаритность. Этот параметр определяет легкость в транспортировке и многие другие положительные параметры.

Этот вариант исполнения характеризуется довольно высокими эксплуатационными характеристиками, за счет которой он получил широкое распространение. Основными частями конструкции можно назвать:

1. Корпус. В большинстве случаев он изготавливается при применении стали, которая характеризуется повышенной устойчивостью к воздействию окружающей среды. Предназначение корпуса заключается в защите внутренних элементов.
2. Катушка. Этот элемент предназначен для непосредственного создания электромагнитного поля, за счет которого и происходит смещение основных элементов. Катушка рассчитана на воздействие определенного электрического тока, слишком высокое напряжение оказывает негативное воздействие.
3. Группа дисков фрикционного типа. При изготовлении пакета фрикционных дисков применяется специальный сплав, характеризующийся определенными магнитными свойствами.
4. Поводок и нажимной диск.
5. На корпусе есть насаженное кольцо, изготавливаемый из изоляционного материала.
6. Ток подается при помощи контактной щетки. Именно она в большинстве случаев выходит из строя на момент эксплуатации механизма.

Исключить вероятность возникновения короткого замыкания можно при помощи вырезанных отверстий в дисках. На момент подачи электрического тока создается электромагнитное поле, которое замыкается при помощи фрикционного диска. Именно за счет этого создается притягивающая сила, за которой происходит смещение основной части.

Встречается несколько вариантов исполнения подобных конструкций. Примером можно назвать устройство с вынесенным и магнитопроводящим диском.

Принцип работы муфты электромагнитной

Электромагнитная муфта может обладать самой различной конструкцией, но также выделяют и классический вариант исполнения. Его особенности заключаются в следующем:

1. Основными элементами можно назвать два ротора, один из которого представлен железным диском с тонким концевым выступом.
2. Внутренняя часть оснащается полюсными наконечниками, которые обеспечивают радиальное смещение. Для передачи тока создается обмотка, она подключается к источнику питания через контактные кольца. Часть этого элемента располагается на валу.
3. Рассматриваемая муфта магнитная имеет второй ротор, который представлен цилиндрическим валом со специальными пазами, расположены параллельно основной оси. Они создаются для того, чтобы можно было вставлять специальные бруски с полюсными наконечниками.

Рассматриваемая муфта на постоянных магнитах обладает довольно сложной конструкцией, за счет чего обеспечивается точная и надежная работа. Принцип действия устройства следующий:

1. При появлении тока возникает электромагнитное поле, которое пересекается с проводником и начинает взаимодействовать.
2. Подобное совмещение становится причиной возникновения электродвижущей силы. Ее может быть вполне достаточно для перемещения подвижного элемента с учетом преодоления определенного усилия.
3. При изготовлении этой детали применяется брусок меди, который и обеспечивает замыкание цепи. По ним проходит ток, за счет которого и появляется электромагнитная сила.
4. Возникающие поля обеспечивают ведомого ротора за ведущим, при этом запоздание несущественное.

Подобный принцип работы применяется при создании самых различных механизмов. При этом устройство станка позволяет прекращать передачу вращающего момента в течение нескольких долей секунды, что и определяет его распространение.

Размагничивание электромагнитной муфты происходит за счет отключение источника питания. При этом особые свойства материала определяют то, что магнитное поле пропадает практически сразу, за счет чего происходит обратное движение подвижного элемента. Используемые обмотки электромагнита рассчитаны на достаточно большое количество таков сцепления и расцепления ведущего элемента с ведомым.

Только специальные сплавы обладают магнитными свойствами, которые обеспечивают требуемые условия эксплуатации.

Передача момента на муфту может проводится от электрического двигателя и других подобных элементов. Размеры всех габаритов в большинстве случаев стандартизируются, однако есть возможность заказать производство механизма под заказ. Классификация, как правило, проводится по области применения и многим другим признакам.

Техническое обслуживание (ТО) сцепления

При техническом обслуживании механизма сцепления проверяют свободный ход педали и характер работы сцепления при включении передач: отсутствие пробуксовки при передаче крутящего момента, полнота выключения, плавность включения (при смазанном механизме привода сцепления). Указанное состояние сцепления достигается правильной регулировкой свободного хода педали сцепления.

Величина свободного хода педали сцепления соответствует установленному зазору между подшипником муфты выключения сцепления и рычажками выключения (1,5 – 4 мм) и для большинства отечественных автомобилей составляет: легковых – 32 – 40 мм, грузовых – 32 – 50 мм.

Свободный ход педали сцепления замеряют линейкой (рисунок 1, а) с двумя движками 1 и 2. Свободный ход у большинства автомобилей регулируют изменением длины тяги привода сцепления, вращая гайку или вилку тяги (рисунок 1, б).

Рисунок 1 – Регулировка сцепления

а – проверка свободного хода педали; б – регулировка свободного хода педали; 1 и 2 – движки на линейке; 3 – основание линейки; 4 – педаль сцепления; 5 – регулировочная гайка; 6 – тяга привода сцепления

Зазор между нажимными рычагами и подшипником муфты регулируют при снятом сцеплении в специально приспособлении, вращая гайки установочных винтов.

При регулировке сцеплений, у которых сжатие ведущих и ведомых дисков осуществляется одной центральной пружиной, необходимо вначале отрегулировать силу нажатия пружины, затем свободный ход педали сцепления.

У сцепления с гидравлическим приводом свободный ход педали обусловливается зазором между толкателем и поршнем в главном цилиндре (рисунок 2), величиной холостого хода поршня главного цилиндра до момента перекрытия компенсационного отверстия, зазором между подшипником муфты выключения и головками рычагов выключения.

Рисунок 2 – Привод выключения сцепления автомобиля ГАЗ-21 «Волга»

1 – резьбовой наконечник; 2 – пробка; 3 – оттяжная пружина педали; 4 – буфер; 5 – подшипник муфты выключения; 6 – рычаг выключения; 7 – вилка выключения сцепления; 8 – оттяжная пружина вилки выключения; 9 – эксцентриковый палец; 10 – ось педали; 11 – толкатель; 12 – поршень главного цилиндра; 13 – манжета; 14 – главный цилиндр; 15 – перепускное отверстие; 16 – колпачок; 17 – перепускной клапан; 18 – поршень рабочего цилиндра; 19 – рабочий цилиндр; 20 – наконечник толкателя; 21 – контргайка; 22 — толкатель

Наиболее часто в эксплуатации величина свободного хода педали сцепления изменяется в результате уменьшения зазора между подшипником выключения сцепления и головками рычагов выключения.

Этот зазор проверяют по величине свободного хода конца вилки выключения сцепления (3 – 4 мм для автомобилей ГАЗ-21 «Волга») и регулируют изменением длины толкателя рабочего цилиндра. Зазор между толкателем и поршнем главного цилиндра регулируют эксцентриковым болтом, соединяющим толкатель с рычагом педали.

В механизме сцепления периодически смазывают подшипник муфты выключения и втулку оси педали и вилки выключения. У некоторых автомобилей в подшипник муфты выключения смазку закладывают на заводе при сборке сцепления.

• Назад

• Вперёд

Типы

Сцепление различается:

по типу привода (модели с гидравлическим, механическим или электрическим способом управления);

• по типу трения (механизм может работать в масляной ванне или без нее);
• по количеству ведомых дисков;
• по типу расположения пружин;
• по режиму включения.

Самые распространённые сегодня – модели с одним или несколькими фрикционными, то есть работающими за счет силы трения (без дополнительной смазки), дисками. По числу ведомых элементов они могут быть однодисковыми, двухдисковыми или многодисковыми (три и более).

Материал, который используется для изготовления фрикционов напоминает тот, что применяется в тормозных колодках. Если раньше в обоих случаях в состав добавлялся асбест (на металлических дисках были асбестовые накладки), то сейчас используются именно безасбестовые варианты.

В Европе запрещено производство фрикционных дисков с добавлением асбеста. Во время работы механизма асбестовая накладка стирается, образуя пыль, опасную для здоровья.

На современные легковые авто чаще устанавливаются однодисковые сцепления. Они оптимальны для двигателей малой и средней мощности.

Сухое двухдисковое сцепление

Двухдисковые модели подходят для грузового транспорта и легковых машин с мощным мотором. За счёт особенностей конструкции они долговечнее однодисковых, но и стоят дороже, так что использовать их на маломощных авто просто нецелесообразно.

Многодисковые сцепления используются в строительной и тяжелой грузовой технике, мощных спортивных и тюнингованных авто, в том числе и в полноприводных.

Плавная работа сцепления обеспечивается проскальзыванием дисков при уменьшении сжимающего их усилия. Точная передача крутящего момента — плотностью соединения ведущей и ведомой поверхностей.

При больших нагрузках и длительной эксплуатации рабочие поверхности стираются, а сцепление начинает «буксовать». При неисправном сцеплении диски разъединяются не полностью, а нормальное переключение передач нарушается.