КОНСТРУКТИВНАЯ КОМПОНОВКА УЗЛОВ И ДЕТАЛЕЙ МУФТ
Электромагнитные муфты скольжения по своим конструктивным схемам и устройству механической части отличаются большим разнообразием. При проектировании муфт большое значение имеет компоновка элементов магнитной системы с механической частью муфты, включающей подшипниковые узлы, ведущий и ведомый валы, соединение муфты с приводным двигателем. Конструкция механической части муфты оказывает влияние на ее габариты, надежность, степень сложности и необходимую точность изготовления. Компоновка подшипниковых узлов и валов муфты может отразиться на размерах минимально допустимого воздушного зазора и повлиять на электромагнитные параметры муфты.
При конструировании муфты скольжения кроме выбора типа магнитной системы решаются следующие вопросы компоновки ее узлов и деталей:
- взаимное расположение муфты и приводного двигателя и способ их соединения;
- изготовление муфты в закрытом корпусе, выполняющем в некоторых случаях роль магнитопровода, или на открытой двухстоечной U-образной станине;
- выбор ведущего и ведомого элементов;
- выбор конструкции консольных Г-образных и Т-образных или двухопорных П-образных роторов (индуктора и якоря);
- количество и размещение подшипниковых узлов и способ центрирования якорей относительно друг друга и по отношению к статору;
- система токоподвода к обмотке возбуждения;
- конструкция и размещение системы охлаждения.
На рис. 1.15 приведены схемы компоновки элементов муфт со скользящим токоподводом, нашедшие применение в отечественных и зарубежных конструкциях (токоподвод и системы охлаждения не показаны).
В схеме рис. 1.15,а открытая двухстоечная U-образная станина является опорой для подшипниковых узлов внешнего двухопорного П-образного якоря, внутри которого размещен индуктор, центрируемый подшипниками в ступицах боковин якоря. Данная компоновка элементов обеспечивает большую жесткость якорей по отношению друг к другу и возможность выполнения минимального воздушного зазора. Отсутствие корпуса облегчает конструкцию, упрощает изготовление и снижает стоимость муфты, однако усложняет эксплуатацию (требует установки защитных ограждений).
Рис. 1.15. Схемы компоновки элементов контактных муфт
Муфта по схеме рис. 1.15,б имеет корпус с закрепленным на нем фланцевым электродвигателем, на валу которого установлен ведущий Г-образный якорь. Ведомый индуктор с валом опирается через подшипники на вал двигателя и подшипниковый щит муфты. Такая компоновка обеспечивает минимальное количество подшипников муфты.
На схеме 1.15,в приведена наиболее простая конструкция муфты, в которой отсутствует корпус или станина с опорными подшипниками якорей. Внутренний индуктор центрируется двумя подшипниками относительно ступицы внешнего Г-образного якоря, имеющей отверстие со шпоночным пазом для установки муфты на валу двигателя или каком-либо промежуточном валу механической передачи. Ведомый вал присоединяется к индуктору с помощью упругой соединительной муфты.
Конструкция по схеме рис. 1.15,г отличается от схемы на рис. 1.15,б наличием двухопорного П-образного якоря, одна боковина которого опирается на вал фланцевого двигателя, крепящегося к корпусу муфты, а вторая — через подшипник на ведомый вал муфты. В данной схеме якорь с боковинами закрывает ведомые части, что позволяет использовать муфту в условиях запыленной окружающей среды.
Конструктивная схема рис. 1.15,д имеет П-образный якорь и внутренний индуктор, которые с одной стороны опираются на подшипники корпуса, а вторыми сторонами — друг на друга, образуя как бы составной вал, части которого соединены подшипниками. Для данной конструктивной схемы характерно возникновение усилий, вызывающих перекос подшипников и их неравномерный износ. Наиболее тяжелые условия работы подшипников имеют место при радиальных нагрузках на ведомом валу.
В схеме рис. 1.15,е муфта и приводной двигатель имеют общий корпус. Ведомый вал с индуктором вращается в опорных подшипниках корпуса, а ведущий Г-образный якорь имеет удлиненную полую ступицу, центрируемую двумя подшипниками на ведомом валу. Ротор двигателя закреплен на ступице якоря муфты. Данная компоновка обеспечивает компактность узла и хорошую центровку ротора и якоря, исключающую возможность перекосов. В конструкции используются специальные исполнения статора и ротора двигателя.
Схемой рис. 1.15,ж представлена муфта с наружным многосекционным индуктором, выполняющим роль маховика, приводимого в движение клиноременной передачей, и внутренним П-образным якорем, закрепленным на ведомом валу. Последний вращается в подшипниках опорных стоек. Система применяется в маховиковых приводах с ударной нагрузкой и обладает большой жесткостью и хорошей центровкой индуктора и якоря муфты.
В схеме 1.15,з якорь Г-образной формы с удлиненной полой ступицей установлен в подшипниках опорных стоек и имеет зубчатое колесо между опорами для передачи вращения. Вал индуктора с одной стороны опирается через подшипник на опорную стойку, с другой — на полую ступицу якоря. Схема рис. 1.15,и отличается от схемы рис. 1.15,в формой индуктора и якоря.
Компоновка элементов в бесконтактных муфтах скольжения показана на схемах рис. 1.16.
Схема рис. 1.16,а аналогична схеме, показанной на рис. 1.15,6, и отличается от нее лишь наличием неподвижного участка магнитопровода, прикрепленного к корпусу муфты. При исполнении муфты по схеме рис. 1.16,б фланцевый двигатель заменяется подшипниковым щитом с двумя подшипниками и валом.
Рис. 1.16. Схемы компоновки элементов бесконтактных муфт
На схеме рис. 1.16,в показана муфта с зубцами одной полярности. Центровка ведущей и ведомой частей осуществляется только относительно корпуса. Отсутствие подшипников, центрирующих вращающиеся части относительно друг друга, исключает передачу момента трения при выключенной обмотке муфты.
Конструктивная схема рис. 1.16,г содержит Г-образный якорь с удлиненной полой ступицей, центрированной двумя подшипниками на ведомом валу с закрепленным на нем индуктором, а вся система установлена в подшипниковых щитах корпуса. Система отличается высокой жесткостью и точной центровкой индуктора и якоря.
Схема рис. 1.16,д выполнена аналогично ранее рассмотренной схеме рис. 1.15,д и обладает теми же недостатками. В отличие от нее корпус муфты используется в качестве неподвижной части магнитной системы, в промежуточная вращающаяся часть является индуктором с немагнитопроводящей средней частью. Внутренний якорь двумя опорами крепится на ведомом валу и оребрен с внутренней стороны.
В схеме рис. 1.16,е ведущий Г-образный индуктор имеет удлиненную полую ступицу, центрированную двумя подшипниками относительно корпуса, а ведомый вал якоря опирается через подшипники на индуктор и подшипниковый щит. Ступица индуктора может находиться непосредственно на ведомом валу фланцевого двигателя, как показано на схеме, или иметь отдельный вал, не требующий в отличие от схемы рис. 1.16,б отдельного подшипникового щита.
Конструктивная схема рис. 1.16,ж имеет П-образный якорь, боковины которого опираются на подшипники в корпусе муфты, а ведомый вал выполнен аналогично валам в схемах рис. 1.16,а,б,е. Как и в схеме рис. 1.16, е, в схеме рис. 1.16,ж при замене двигателя отдельным валом не требуется установки специального подшипникового щита, но система компактнее и имеет более высокую жесткость из-за большего расстояния между подшипниками якоря.
В схеме рис. 1.16,з исключен подшипник, центрирующий относительно корпуса одну из боковин П-образного якоря, благодаря чему конструкция упрощается, однако при отдельном от двигателя исполнении требует установки подшипникового щита по типу схемы рис. 1.16,б.
В схеме рис. 1.16,и нет корпуса и подшипниковых щитов [72]. Неподвижная часть магнитопровода и подшипники индуктора и якоря установлены на неподвижной втулке с фланцем, крепящимся к фланцу приводного двигателя. Индуктор для связи с рабочим механизмом соединен со шкивом ременной передачи. Данная компоновка элементов снижает размеры и массу муфты и обеспечивает отсутствие радиальной нагрузки на вал двигателя.
На рис. 1.17 представлены схемы компоновки элементов в конструкциях агрегатов, включающих приводной· двигатель, муфту и тормоз скольжения. В схеме рис. 1.17,а - компоновка двигателя и муфты аналогична схеме рис. 1.16,а, но между корпусом и подшипниковым щитом муфты установлен индуктор тормоза, якорь которого закреплен на удлиненном ведомом валу. Неподвижная часть магнитопровода муфты крепится к индуктору тормоза. Большинство, деталей в конструкциях с тормозом и без тормоза одинаковы и являются унифицированными.
Схема рис. 1.17,6 по компоновке муфты и двигателя аналогична схеме рис. 1.15,е, но имеет дополнительный тормоз скольжения, индуктор которого закреплен с наружной0 стороны общего корпуса муфты и двигателя, а якорь — на удлиненной части свободного конца вала. Такое размещение тормоза позволяет при необходимости устанавливать и снимать его без разборки блока двигателя и муфты.
Рис. 1.17. Схемы компоновки элементов конструкций с муфтами, тормозами и двигателями
В схеме рис. 1.17,в за основу принята компоновка элементов схемы рис. 1.16,е, но в отличие от нее рядом с муфтой установлен тормоз, не имеющий в отличие от муфты нерабочих воздушных зазоров, замененных посадочными соединениями полюсных частей тормоза с корпусом.
Конструкция по схеме рис. 1.17,г имеет корпус, состоящий из двух частей, разделенных массивной перегородкой, к которой с одной стороны крепится неподвижная часть магнитопровода, с другой — индуктор тормоза.
Ведомый вал агрегата опирается через подшипники на перегородку корпуса и его подшипниковый щит. На этом валу закреплен индуктор муфты и якорь тормоза. Магнитная система двигателя монтируется совместно с муфтой в общем отсеке корпуса. Вал двигателя с одной стороны опирается на подшипник в корпусе, с другой — через ступицу закрепленного на нем Г-образного якоря муфты на полую ступицу ведомого индуктора.
