ГЛАВА СЕДЬМАЯ
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ МУФТЫ СКОЛЬЖЕНИЯ В МАХОВИКОВЫХ ПРИВОДАХ С УДАРНОЙ НАГРУЗКОЙ
РАЗНОВИДНОСТИ СИСТЕМ ПРИВОДА
В маховиковых приводах с ударной нагрузкой, характерными представителями которых являются приводы экскаваторов и кривошипных кузнечно-прессовых машин различного назначения, муфты скольжения устанавливаются либо между приводным двигателем и маховиком, либо между маховиком и рабочим механизмом. Место установки муфты в маховиковом приводе оказывает большое влияние на его свойства, характеристики и энергетические показатели [5, 33, 34, 41, 44].
Рассмотрим разновидности систем маховикового привода на примере кривошипных прессов с муфтами скольжения, схематически показанных на рис. 7.1. В схеме рис. 7.1, а электродвигатель 1 через клиноременную передачу вращает установленный на подшипниках маховик 3, соединенный с ведущей частью муфты скольжения 2. В качестве ведущей части обычно используют индуктор муфты, имеющий значительный момент инерции и являющийся составной частью маховика. Ведомый якорь закрепляется на выходном валу и через зубчатую передачу приводит кривощипношатунный механизм (на схеме не показан).
В рассмотренной системе скорость и запас кинетической энергии маховика близки к постоянному значению и отклоняются от него лишь на значение неравномерности хода маховика, обусловленной отдачей им части энергии при ударах нагрузки. К началу каждой рабочей операции запас кинетической энергии маховика восстанавливается до заданного постоянного значения. В данном приводе муфта скольжения выполняет следующие задачи: включение и выключение ведомых частей привода и механизма; регулирование угловой скорости ведомых частей на отдельных участках рабочего цикла.
Рис. 7.1. Приводы с постоянным запасом кинетической энергии (а) и с регулируемой частотой вращения (б) маховика
Для повышения производительности машин маховик в такой системе имеет повышенную скорость, вследствие чего при холостом ходе угловая скорость ведомых частей имеет более высокие значения, чем допустимые для рабочей операции. Перед началом рабочей операции угловая скорость ведомых частей снижается тормозом скольжения до необходимого значения, после чего тормоз отключается и производится рабочая операция, после которой угловая скорость вновь возрастает до значения холостого хода. В данной системе привода из-за частых, изменений угловой скорости большое значение приобретает снижение момента инерции ведомых частей, большую часть которого составляет момент инерции якоря муфты. Обычно в таких приводах используются муфты по конструктивной схеме, приведенной на рис. 1.15,ж, а снижение момента инерции их якоря осуществляется методами, рассмотренными в § 8.11.
К преимуществам привода кроме повышения производительности рабочего механизма относится отсутствие быстроизнашивающихся фрикционных элементов включения, возможность регулирования скорости рабочей операции и ее выравнивание.
Последнее обусловлено тем, что кинематическое снижение линейной скорости ползуна кривошипношатунного механизма компенсируется ростом угловой скорости ведомых частей муфты после отключения тормоза. В данном приводе муфта скольжения передает с маховика на рабочие органы механизма пиковую мощность, необходимую для выполнения рабочей операции, поэтому ее вращающий момент в десятки раз превышает момент приводного двигателя, нагруженного средней мощностью за цикл.
На рис. 7.1,б представлена кинематическая схема использования муфты при регулировании скорости маховика [52]. Приводной электродвигатель 1 фланцевого исполнения соединен с ведущим якорем муфты скольжения 2, выходной вал которой вращает через клиноременную передачу маховик 3. Включение и выключение механизма осуществляется пневмофрикционной муфтой сцепления 4. В этом приводе муфта передает на маховик среднюю за цикл мощность, поэтому ее момент равен моменту приводного двигателя. Управление муфтой осуществляется системой автоматического регулирования с обратной связью по скорости и ограничением вращающего момента на заданном регулируемом уровне (см. рис. 8.14,б, в). Большие допустимые скольжения муфты позволяют увеличить отбор кинетической энергии маховика и уменьшить его размеры и стоимость или увеличить диапазон регулирования пути снижения нижнего предела скорости, ограниченного предельным уменьшением запаса кинетической энергии маховика. В данной системе используются муфты общего назначения и их момент, размеры и стоимость значительно ниже, чем в предыдущей схеме с муфтами специальной конструкции (рис. 7.1,а).
