Электромагниты и электромагнитные муфты в металлообрабатывающих станках
Электромагниты широко используют в металлообрабатывающих станках для управления гидравлическими и пневматическими механизмами (распределителями, золотниками, гидравлическими панелями и пр.), дистанционного включения фрикционной и кулачковой муфты. Еще применяют в схеме механического тормоза электродвигателя.
Ходовой электромагнит может быть переменного (однофазные или трехфазные) и постоянного тока. Основные характеристики – ход якоря, зависимость между перемещением якоря и тяговым усилием, зависимость между положением якоря (его перемещение) и расход электроэнергии и время срабатывания. Эти характеристики полностью зависят от формы магнитопровода, состоящего якоря и ярма, расположения намагничивающих обмоток и род питающего тока (переменного или постоянного). В зависимости от хода якоря (его максимального перемещения) различают длинноходовые и короткоходовые электромагниты.
На плоскошлифовальных станках для быстрого и надежного закрепления обрабатываемых деталей из стали и чугуна нашли широкое применение электромагнитные плиты, и вращающиеся электромагнитные столы. Удержание деталей на таких плитах и столах в процессе обработки производится силами магнитного поля, создаваемого чаще всего с помощью электромагнитов. Если на такую плиту установить деталь и пропустить ток через катушки, то возникающее магнитное поле будет надежно притягивать шлифуемые изделия к плите. Перед снятием обработанных деталей с плиты катушки электромагнита отключают от источника питания и замыкают на разрядное сопротивление, магнитное поле исчезнет, и детали освобождаются.
Плоскошлифовальные станки с круглым столом обычно производят в виде полуавтоматов или автоматов с непрерывной обработкой изделий, закрепляемого на вращающемся электромагнитном столе.
По условию техники безопасности, а также во избежание порчи изделий в схемах управления станками с электромагнитным столом должны быть предусмотрены блокировки, обеспечивающие отключение и быструю остановку шлифовального круга при обрыве питания катушек электромагнитов.
Электромагнитные плиты питаются постоянным током напряжением 24, 48, 110 и 220 В от полупроводниковых выпрямителей. Мощность, потребляемая катушками плиты, составляет обычно 100—300 Вт. Детали, снятые с электромагнитных плит или столов, сохраняют остаточный магнетизм, что нежелательно. Для размагничивания таких деталей применяют специальные устройства — демагнитизаторы.
На прецизионных шлифовальных станках используют закрепляющие плиты с постоянными магнитами (магнитные плиты). Они не требуют источника питания, имеют продолжительный срок службы, более надежны в эксплуатации, так как на них исключается возможность срыва деталей с поверхности плиты в случае прекращения электропитания. Плита состоит из корпуса, внутри которого расположен пакет, набранный из постоянных магнитов, изготовленных из специальных сплавов и имеющих форму пластин. Магниты отделены прокладками из немагнитного материала. Пакет стянут латунными болтами.
Деталь, из ферромагнитного материала, положенная на плиту, притягивается находящимися под ней магнитами. Для съема детали с плиты пакет нужно сдвинуть с помощью эксцентрика (производится вручную). При новом положении полюсов их магнитные потоки замыкаются, минуя деталь, и ее м можно легко снять. Средняя сила тяги плит составляет 60 — 70 Н/см2.
В электроприводе металлообрабатывающих станков широко применяются электромагнитные муфты. В отличие от других видов муфт они приводятся в действие электромагнитной силой, развиваемой за счет тока обмотки муфты. Электромагнитные муфты применяются для автоматического сцепления и расцепления отдельных элементов привода, дистанционного управления этими операциями, изменением направления вращения в отдельных звеньях электропривода.
Муфты представляют собой устройства для соединения и разъединения ведущего и ведомого валов привода без остановки вращения ведущего вала. Существуют три основные разновидности электромагнитных муфт — фрикционные, ферропорошковые и гистерезисные.
Электромагнитные муфты получили широкое применение вследствие их преимуществ: они удобны в эксплуатации, имеют малое время срабатывания и небольшие габариты, передают большие мощности на валу при сравнительно малых затратах мощности на управление; т. е. обладают высоким коэффициентом управления, равным отношению указанных мощностей.
Магнитопроводы муфт обычно производят из магнитно-мягкого материала. Если обмотка муфты питается переменным током, то магнитопровод изготовляют из шихтованной электротехнической стали разных марок с толщиной листа от 0,35 до 1,0 мм или из легированной стали. Возможно использование магнитодиэлектриков (ферритов) для изготовления магнитопроводов муфт переменного тока. Очень высокое удельное электрическое сопротивление ферритов (во много раз выше, чем у стали) практически полностью исключает потери от вихревых токов.
Фрикционные диски электромагнитных муфт (поверхности трения) изготовляют из износоустойчивых материалов с большим коэффициентом трения. Могут использоваться также обычные материалы: сталь по стали, сталь, по чугуну, сталь по бронзе, бронза по бронзе и т. п. Наиболее совершенными для поверхностей трения считаются металлокерамические материалы. Металлокерамические фрикционные диски работают плавно, без заеданий и допускают высокую местную температуру нагрева (обычно температура не должна превышать 200 гр. С). Коэффициент трения таких дисков зависит от температуры.
Известно несколько схем включения электромагнитных муфт. Но, если к муфте не предъявляется повышенные требования с точки зрения быстродействия ее катушку подключают непосредственно к источнику рабочего напряжения.
Период эксплуатации станков
Во период эксплуатации электрооборудования металлообрабатывающих станков наладку электромагнитов выполняют в следующем объеме: внешний осмотр, измерение сопротивления катушки постоянному току, измерение сопротивлений изоляции катушки и листов магнитопровода, снятие механической характеристики и регулировка на месте установки.
При внешнем осмотре проверяют состояние магнитной системы, катушки и ее выводов, проверяют легкость перемещения якоря, надежность его плотного прилегания к сердечнику магнитной системы.
Последнее обстоятельство является очень важным, особенно для электромагнитов переменного тока. Известно, что индуктивность катушки, незначительна, если якорь находится в исходном положении и ток в катушке достигает величины, опасной для катушки электромагнита. По мере втягивания якоря индуктивность катушки увеличивается и ток уменьшается. В момент полного втягивания якоря ток становится минимальным. Однако, если якорь остановился по какой-либо причине в промежуточном положении, то величина тока в катушке может оказаться значительной и катушка сгорит.
Сопротивление изоляции катушек электромагнитов измеряют совместно с цепями управления и другими электрически связанными аппаратами. Величина должна быть не менее 0,5 МОм.
Сопротивление изоляции листов магнитопровода от стяжных шпилек проверяют мегаомметром на 500 В. Величина сопротивления изоляции не нормируется.
Для правильной настройки наиболее ответственных электромагнитов целесообразно снимать экспериментальные кривые втягивающего и противодействующего усилий в зависимости от величины зазора. Делается это следующим образом: снимают противодействующую пружину, с помощью реостата устанавливают некоторый ток в катушке электромагнита, затем, помещая между якорем и сердечником немагнитные прокладки определенной толщины, измеряют с помощью динамометра усилие, втягивающее якорь. На основании показаний опыта строят кривую электромагнитного усилия в зависимости от величины зазора.
Противодействующее усилие снимается при установленной пружине и отсутствии тока в катушке якоря. При проверке электромагнитных муфт следует измерить биение контактных колец, нажатие контактных щеток, величину тока в катушке при установившемся режиме.
Для электромагнитных муфт ЭМТ величина биения контактного кольца не должна превышать 0,02 мм для муфт 5 — 12 габарита и 0,03 мм для муфт 13 — 15 габарита.
Силу нажатия контактных щеток электромагнитных муфт проверить очень трудно, поэтому контролируют величину переходного сопротивления Rп между щеткой и кольцом при различных положениях контактного кольца. Среднее значение измеренного„ не должно отличаться от минимального и максимального измеренных значений более чем на 10%. В противном случае заменяют щетку или протачивают кольцо.
Рубрика: Эксплуатация электроустановок