В буровых установках применяют электромагнитные муфты и тормоза двух типов: индукционные, или скольжения (связь через магнитное поле), и ферропорошковые (электромеханические связи).
Электромагнитная муфта скольжения ЭМС (рис. 48, а) состоит из двух концентрически расположенных частей — якоря 2 и индуктора 4. На индукторе имеется обмотка возбуждения 3. Индуктор приводится во вращение посредством электродвигателя или двигателя внутреннего сгорания. При протекании постоянного тока, подводимого к щеткам 5, во вращающейся обмотке возбуждения создается магнитный поток, наводящий в якоре переменную э. д. с., в результате чего возникает ток в якоре. Взаимодействие этого тока с магнитным потоком полюсов приводит к возникновению электромагнитного момента, под действием которого ведомый вал 1 начинает вращаться в ту же сторону, что и ведущий 6. Вращающий момент ЭМС зависит от частоты вращения якоря относительно индуктора и силы тока возбуждения, а частота вращения ведомого вала — от силы тока возбуждения муфты и момента сопротивления на этом валу.
Рис. 48. Конструктивные схемы муфт:
а — электромагнитная муфта скольжения; б — электромагнитная порошковая муфта
Для тормозного действия достаточно закрепить неподвижно одну из частей муфты. Момент индукционного электротормоза ЭМТ уменьшается по мере снижения скорости; при полной остановке тормоза он равен нулю. Энергия торможения выделяется в якоре. Для интенсивного охлаждения якоря обычно используют замкнутую систему водяного охлаждения.
Электромагнитный тормоз устанавливается на раме буровой лебедки. Электромагнитная ферропорошковая муфта МЭП (рис. 48, б) представляет собой по существу фрикционную муфту, управляемую током в обмотке возбуждения 1, При увеличении силы тока в обмотке возбуждения возрастают: магнитная индукция 7 в воздушном рабочем зазоре 3 муфты 5, заполненном ферропорошком, и в неподвижном магнитопроводе 2, тангенциальная сила, необходимая для сдвига ведомой части 6 относительно ведущей 4, а следовательно, и вращающий момент, передаваемый муфтой. Для получения тормозного действия одну из частей муфты закрепляют неподвижно, а вторую связывают с барабанным валом лебедки.
Ферропорошковый тормоз ТЭП имеет водяное охлаждение. Тормоза охлаждаются специальной установкой, имеющей устройство для подогрева воды в зимнее время. Допускается применение и других систем, обеспечивающих нормальное охлаждение тормоза.
У ферропорошкового тормоза развиваемый момент практически не зависит от частоты вращения вала, в том числе и при полной остановке, поэтому ТЭП используют так же, как регулятор для подачи инструмента на забой во время бурения со скоростью до 500 м/ч.
Одной из основных частей ферропорошковой муфты является шкив-муфта, которая представляет собой шкив под клиноременную передачу, внутрь которого встроена электромагнитная ферропорошковая муфта. На ведомой части с торцов шкива расположены восемь ребер жесткости, которые одновременно служат радиаторами, отводящими тепло. Со стороны, противоположной электродвигателю, расположены контактные кольца. Электромагнитная муфта питается от возбудителя синхронного электродвигателя.
Электромагнитные муфты и тормоза предназначены для работы в условиях умеренного климата (исполнение У, категория 1 — для тормозов, категория 2 — для муфт. Ферропорошковые муфты и тормоза допускают увеличенный диапазон рабочих температур окружающей среды (от +50 до —50 °С).
Ферропорошковые муфты и тормоза заполняют ферромагнитным железным порошком со сферической формой частиц крупностью 100 мм из технически чистого железа типа «армко». Объемная масса порошка: в насыпном состоянии 3,7—3,8 г/см3, в состоянии утряски 4,4—4,5 г/см3.
Техническая характеристика электромагнитных муфт и тормозов для привода буровых установок дана в табл. 5.
Таблица 5
* При последовательном и параллельном включении обмоток.
