Электромагнитные ферропорошковые муфты
В этой статье рассмотрим тему, начатую ранее — » Электромагнитные муфты и электромагниты в станках «. В чем особенность редко встречающихся, но тем не менее, еще работающих на очень интересном принципе электромагнитные муфты с ферропорошком.
Электромагнитная ферропорошковая муфта обеспечивает плавное регулирование передаваемого момента и частоты вращения, плавность процесса пуска, ограничение передаваемого момента, изменение направления вращения и торможение. Ферропорошковая муфта основана на использовании способности ферромагнитной смеси затвердевать в магнитном поле.
Описать их можно, как две стальные детали с обращенными друг к другу плоскими поверхностями, между ними имеется небольшой воздушный зазор. Одна деталь жестко соединена с ведущим валом, а другая с ведомым валом привода. Если пространство между плоскими поверхностями заполняется мелким ферромагнитным порошком, то при наличии магнитного поля в воздушном зазоре частицы порошка начнут образовывать механические цепочки — связки, которые создают силу сцепления одной детали с другой. В результате вращение от ведущего вала передается к ведомому.
При снятии магнитного поля связка распадется, механическая связь между ведущей и ведомой частями нарушается и ведомая система перестает вращаться.
Ферромагнитный порошок
Наличие ферромагнитного порошка привело к необходимости создания соответствующего уплотнения, чтобы порошок не высыпался за пределы рабочего зазора. Частицы порошка, попавшие в подшипники, приведут к разрушению.
Поэтому кроме уплотнений устанавливают магнитные ловушки на валу — постоянные магниты, к которым притягиваются частицы ферромагнитного порошка, вышедшие за пределы муфты.
В ферропорошковых муфтах применяют порошок карбонильный, вихревой или кремнистый, а также порошок оксиферов (ферритов). Зерна имеют правильную сферическую форму (диаметр частиц— порядка 10 мкм).
Ферромагнитный порошок нужно применять в равномерной смеси с разделителем — графитом, двуоксидом кремния, оксидом цинка, тальком или другим веществом (к примеру 20 ч. железа и 1 ч. разделителя). Он нужен для разделения частиц порошка, а также для предохранения их от слипания и комкования.
В ферропорошковых муфтах может применять также смесь ферромагнитного порошка с минеральным маслом или кремнийорганической жидкостью. Муфты с жидкими разделителями неудобны в эксплуатации и сложны в производстве, так как нужна надежная герметизация смеси. Поэтому более широко распространились муфты с сухим разделителем.
Сила механической связи между частями муфты зависит от степени заполнения зазора ферромагнитным порошком. Оптимальные условия можно создать при средней величине зазора до 1,2 мм. Однако оптимальная величина зазора полностью зависит от размера частиц порошка.
При большой частоте вращения частицы ферромагнитного порошка могут сместиться к периферии зазора и затем заклинить муфту. Поэтому работа ферропорошковых муфт на частотах более 3000 оборотов в минуту не допускают.
В ферропорошковых муфтах ведущий и ведомый диски вращаются совместно до тех пор, пока передаваемый момент не превышает предельного значения. Как только это значение будет превзойденной, магнитные связки, образовавшиеся в слое порошка, разрушатся, и муфта начнет проскальзывать.
Ферропорошковые муфты имеют такие преимущества перед электромагнитными муфтами трения (муфтами с фрикционными дисками): меньшую мощность управления, время срабатывания на порядок величины (примерно в 10 раз) меньше. Большое преимущество ферропорошковой муфты является отсутствие изнашиваемых элементов. К примеру, как диски трения в фрикционных муфтах. Но при одинаковой передаваемой мощности габариты и масса ферропорошковых муфт больше, чем фрикционных.
Ферропорошковые муфты хорошо применять, когда по условиям работы нужна большая частота переключений и высокое быстродействие.
Наибольшее использование ферропорошковых муфт, получили в качестве исполнительного механизма в системах регулируемого привода и быстродействующих следящих системах различных станков. Важность выполняемых функций — передача и регулирование вращающего момента, при этом в следящей системе электромагнитные муфты выполняют функцию усилителя мощности.