Электромагнитное сцепление

 

О П И С А Н И-М."-

ИЗОБРЕТЕНИЯ 658336

Союз Советскнх

Соцналнстнческнх

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву. MJl.

F 16 D 27/00 (22) Заявлено 0709.76(21) 2404029/25-08 с присоединением заявки № (23) Прнорнтет—

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

ДК 621. 839. .8(088.8) Опублнковано250479 Бюллетень ¹ 15

Дата опубликования описания 25,0479 (72) Авторы изобретения

B„A,Ñåíàòoðoâ, Л-П.Пономарев, Г.М.Флидлидер и О ° 3 ° Tатур (71) Заявитель

Азовск ое, специальное конструкторск ое бюро кузнечнопрессовых автоматов и гибочных машин (54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ СЦЕПЛЕНИЕ

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в кузнечно-прессовых машинах, например в прессах-ножницах и других кривошипных машинах °

Известно электромагнитное сцепление, содержашее кольцевой магитопровод с обмоткой возбуждения и якорь, взаимодействующий с силовой пружиной, замыкающей фрикционные диски муфты или тормоза (11 .

Одним из основных условий надежности в р боте вышеуказанного устройства является обеспечение гарантированного превышения тягового усилия IS при максимальном зазоре между якорем и магнитопроводом над силой упругости пружин (так называемого условия т огания яко я ) °

P P

Известное устройство не обеспечивает выполнения требований техники безопасности работы оператора при ручной подаче материала в рабочую зону пресса при обеспечении динамичес- 25 ких (временных) параметров переключения по той причине, что продолжительность нарастания поля в магнитной системе, а с ним и усилия якоря, взаимодействующего с силовой пружи- 30 ной, превышает допустимое регламентированное время включения муфты.

Известна также другая электромагнитная муфта, которая наиболее близка по технической сущности к предлагаемому изобретению. Известная муфта содержит кольцевой магнитопровод с обмоткой возбуждения и якорь, взаимодействующий с фрикционными дисками и возвратными пружинами (2).

Максимальная тяга якоря включенной муфты обеспечивается тем, что оптимальное отношение площади каждого полюса к площади общего торцового сечения магнитопровода находится в. пределах от 1/4 до 1/5 ° Однако принятое отношение сечения полюсов магнитопровода обеспечивает максимум тягового усилия электромагнита лишь при включенной муфте, т.е ° максимальную тягу при минимальном рабочем зазоре о „ - и среднем насышении магнитной

Ф1п системы с коэффициентом нелинейности

P = 2,5 ° . ° 4, что позволяет увеличить передаваемый крутящий момент,. При максимальном зазоре д >>, т.е. в начале включения муфты, тяга будет ниже оптимальной, соответствующей зазору d, т.к. здесь система не насыИ 1Иф, шена (покаэатель Я = 1) .

658336

В известной муфте якорь находится под действием только возвратных пружин,усилие которых соизмеримо с весом якоря и связанных с яим частей, однако в устройствах, имеющих нормально замкнутый пружинный тормоз, создающий рабочий момент сцепления, для от- 5 ключения которого необходимо преодолеть значительные усилия силовых пружин при максимальном зазоре в ненасыщенной магнитной системе, практически линейной (Я=1), принятое соотношение 10 площадей полюсов не обеспечивает требуемых временных параметров переключения, т.к. между якорем и магнитопроводом в момент включения имеется максимальный рабочий зазор, а магнитное 15 сопротивление стали практически равно нулю.

Цель изобретения — обеспечить максимальное тяговое усилие в момент включения.

Для этого в известном электромагнитном сцеплении, содержащем кольцевой магнитопровод с обмоткой возбуждения и якорь, отношение площади торцового сечения цилиндрических частей магнитопровода к общему его сечению

25 находится в пределах от 1/3 до 2/5 (от 1/б до 1/5 в пересчете на один полюс) .

На фиг. 1 показано описываемое сцепление муфта-тормоз в заторможенном состоянии, продольный разрез; на фиг. 2 — магнитопровод, продольный разрез; на фиг. 3 — то же, поперечный разрез.

Электромагнитное сцепление содер- 35 жит цилиндрический магнитопровод в виде подвижного корпуса 1 и неподвижного корпуса 2 с обмоткой 3 возбуждения и якоря 4. Корпус l.и якорь 4 установлены на втулке 5. Якорь 4 жестко 40 связан с нажимным диском муфты б посредством распорных втулок 7 и винтов 8, расположенных в расточках ступицы 9, жестко соединенной с втулкой 5. Якорь 4 одновременно служит 45 нажимным диском тормоза. На ступице 9 установлены опорные регулировочные элементы 10 и 11, ограничивающие ход якоря 4 и нажимного диска б, а также комплекты дисков муфты и тормоза: внутренние 12 и внешние 13.

В цилиндрических расточках ступицы 9 установлен комплект силовых пружин 14. При этом в электромагнитной муфте для увеличения усилия трогания (тягового усилия) отношение площади 55 торцового сечения цилиндрических частей полюсов к общему сечению магнитопровода находится в пределах от 1/3 до 2/5, что обусловлено следующим.

Так как в нормально замкнутых систе 60 мах необходимо преодолеть рабочее (т.е. создающее полный момент сцепления) усилие пружин при наибольшем зазоре в магнитопроводе, то выполнение условия трогания обычно приводит к необходимости существенного увеличеяия магнитодвижущей силы обмотки и, соответственно, ее размеров. Поэтому возможность получения наибольшего в данном габарите уилия трогания весьма важно, так как оно влияет яа время переключения. физически такая возможность вытекает из того, что при расширении диаметральных размеров обмотки 3 сечение цилиядрических частей магнитопровода, включая полюсы, будет стреми ься к нулю, при расширеяии же магяитопровода за счет сжатия радиального размера обмотки — к нулю стремится

ИДС. В обоих этих предельяых случаях сила тяги будет практически равна яулю, что свидетельствует о наличии оптимального соотношения сечений.

При определении этого соотношения продольные (аксиальные) размеры магяитопровода приняты фиксированными, что позволяет унифицировать якори муфт разных видов, использовать одни и те же шаблоны для изготовления катушек и избежать глубокого насыщения спинки корпуса 2 при притянутом якоре (т.е. при малом рабочем зазоре) .

Принимая во внимание изложенные данные и учитывая, что в исходном положении якоря магнитное сопротивление контура сосредоточено в рабочем зазоре д = д д . можно установить, что практически максимальное значение силы трогания обеспечивается при отношении площади S торцового сечения цилиндрических частей стали магнитопровода к общей площади S< торцевого сег чения его в пределах от у до - т.е. с Ъ. | 2

В идеализированном магяитопроводе приняты следующие обозначения:

Яц — площадь стали сечения, охватыЧ1 ваюшего обмотку;

S< — площадь стали сечения, охватыЦ2 ваемого обмоткой;

S — общая плошадь торцового сечения, E определяемая заданными габаритными диаметрами 0 и Й магнитопровода;.

S — площадь полюса (остальные обозП начения ясны из чертежа) . с

Обозначим Sn = КпВц, Уп 4г 1 ц 4 ц„ цг

=S (1+Ê„ ; К„>

Ц

f = коэффициент запал3 нения окна медью.

Тяговое усилие (на двух полюсах) г,9„

Р= (4) ,0

Индукция Вд на полюсе а w >o w

В- - . (2>

n=2d + 3 Е где d — эквивалентное сопротивление

Э балластных зазоров;,0 — магнитная проницаемость; 3 — ампервитки обмотки

Ампервитки обмотки выражаются через площадь окяа 5о и плотность тока а:

=9 4 =,,,„„=,9, (З)

5т

658336 где Бт — плошадь торца обмотка;К - c

> 2я-г

Ро — длина обмотки возбуждения;

r Р- средний радиус обмотки возбуждения.

Учитывая, что Я + S +

= S< = const (4)

Используя (3) и (2) и выражая все площади через Sö„, имеем из (1)

Р— Кр(Я Я (1+К„) S«,(5) о г где Кр д г К K =сОиМБ

Экстремум (максимум) силы имеет месар то при =О, откуда после диффеas„„„

15 ренцирования (5) Ян и упрощения имеем

Ф Яц1(("1)("+"q)Sg +(>z (+К Я=О и= (4+К„15% = 9 Яи . (6)

Так как зависимости вида (5) имеют достаточно расплывчатый максимум, выгодно несколько сдвинуться.от точки теоретического экстремум вправо, т.е. в сторону больших Яц и меньших S, что даст экономию меди и уменьшит мощность обмотки почти без изменения силы P.

Ограничиваясь отклонением силового О усилия от теоретического максимума в пределах 2,5 + ЗЪ. найдем, что

Ъ р К 4 з Кр с Х "Р 27(1+К„1 ЯЕ О "48 4+ К„ (7> а при Яп=04 (7О,ЭЗЗЯ )

Oll7 К р о об,.т ер -"O, 144 — Р— — а. (8 } 2 045 в

Л т. е. Р р„т отличается от Р „„всего на 2,8%, тогда как обмотка уменьшает- 40. ся на /

Таким образом, оптимальное соотношение площадей,.обеспечивающее практически.максимальное (оптимальное) тяговое усилие, лежит в пределах (Ь» . (9)

s z

Ь 9 5

Предлагаемое сцепЛение работает следующим образом:

При подаче тока в обмотке 3 возбуждения возникает магнитный поток, который замыкается через корпуса 1 и 2 и якорь 4, что вызывает притяжение якоря 4 к корпусу 1. При этом, в соответствии с выбранным оптимальным геометрическим соотношением в магнитопроводе обеспечивается максимально возможная при данных габаритах величина начального усилия притяжения якоря.

Предлагаемое сцепление обладает при заданной силе пружин повышенной надежностью и быстродействием за счет увеличения избыточной силы трогания якоря или увеличивает т-ормозной момент путем увеличения силы пружин.

Формула изобретения

Электромагнитное сцепление, содержащее кольцевой магнитопровод с установленной в его торцовой расточке обмоткой возбуждения и якорь, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения максимального тягового усилия в момент включения, отношение площади торцового сечения полюсов магнитопровода к площади его общего сечения принято 1/3 — 2/5.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 ° О. H.Òàòóð. Конструкции управляемых муфт за рубежом, 1963, с. 16, фиг ° 3.

2. Заявка Р 2041138 от 10.07.1974, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства.

658336 ï

Ф г. 2

Puz з

Ссставитель И.Черныяова

Редактор В.Дибобес Техред,М.Петко Корректор С.Шекмар

Заказ 2025/32 Тираж 1138 Подписное

ББИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Т-35, Раушская наб.,д.4/5

Филиал ЛПП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4