Магнитная муфта принцип работы

Электромагнитные муфты – классификация и принцип работы

Электомагнитные муфты для своей работы используют свойства магнитного поля и электрический ток, то есть к ним обязательно подводится электричество. И это их принципиальное отличие от других видов, ниже написано что они могут передавать вращение и без тока, но тогда наоборот – она разъединяется при подаче электричества.

Разновидности электромагнитных муфт:

Зубчатые муфты:

Электромагнитные зубчатые муфты передают вращение при помощи пары зубчатых колец, сцепляемых и разъединяемых при помощи магнитного поля, генерируемого катушкой. Также существует исполнение муфт, которые передают вращение без электрического тока, при подаче напряжения магнитное поле разъединяет зубчатые венцы и момент не передается.
Зубчатые муфты могут передавать большие моменты.
В разъединенном состоянии зубчатые венцы не контактируют, это позволяет исключить остаточные моменты. В отличие от фрикционных муфт , зубчатые могут эксплуатироваться как в сухом так и во влажном окружении.

с постоянным полем

Работают на основе магнитной катушки, размещенной в центре муфты, два провода от катушки выводятся через паз на передней поверхности. Генерируемое поле соединяет зубчатые венцы. Между венцами установлены пружины,
которые сжимаются при подаче питания. При отключении питания пружины отжимают подвижное зубчатое кольцо, рассоединяя валы.
При “сухом” применении необходимо обеспечить хорошую вентиляцию. Если муфты используются в ограниченном объеме без вентиляции либо работают длительное время, тепло, вырабатываемое катушкой может повредить чувствительные к нагреву элементы механизма.

с токосъемными кольцами

Данный тип муфт представляет собой электромагнитные муфты с отрицательным проводом соединенным с “массой” механизма. Положительный провод подключается к муфте при помощи щетки через токосъемное кольцо. Катушка генерирует магнитное поле, которое притягивает друг к другу зубчатые венцы сжимая расположенные между ними пружины. При
отключении питания пружины отжимают подвижное зубчатое кольцо, рассоединяя валы.

разъединяющие муфты с закрепленным корпусом катушки

Передают вращение при отсутствии магнитного поля, т .е. при отключенной катушке, питание к ней подводится по двум проводам. Сжатие зубчатых венцов между собой осуществляется при помощи пружины. Для быстро и надежного срабатывания данного типа муфт рекомендуется в течение 1 секунду подавать напряжение в два раза превышающее номинальное. Для удержания в рассоединенном состоянии достаточно напряжения в 50% от номинального. Таким образом при длительном режиме работы снижается энергопотребление и тепловыделение.

разъединяющие с токосъемным кольцом и пружиной

Передают вращение при отключенной катушке. Сжатие зубчатых венцов между собой осуществляется при помощи пружины.
Отрицательный провод катушки соединен с “массой” механизма, положительный провод
подключен к токосъемному кольцу . Питание подается через щетку . При подаче питания зубчатые венцы рассоединяются, сжимается пружина между ними. Для надежного срабатывания данного типа муфт рекомендуется в течение 1 секунду подавать напряжение в
два раза превышающее номинальное. Для удержания муфты в рассоединенном состоянии
достаточно напряжения в 50% от номинального. Таким образом при длительном режиме
работы снижается энергопотребление и тепловыделение. (Схема А)

зубчатые тормоза (без токосъемного кольца, подключается к источнику питания по двум проводам)

По устройству сходны с муфтами с токосъемными кольцами, однако этих колец нет, муфта подключается к источнику питания по двум проводам. Правильное применение электромагнитных тормозов – удерживание в неподвижном сцепленном состоянии обеих частей муфты остановленных предварительно.

Многодисковые муфты и тормоза:

Передают крутящий момент через пакет дисков. Электромагнитная катушка генерирует магнитное поле, которое притягивает пластину ,
сжимающую пакет дисков. Пакет состоит из чередующихся внутренних и наружных дисков.
Внутренние диски имеют шлицы и установлены на шлицевом валу , внешние диски имеют
проточки, внешние диски установлены в шлицы корпуса муфты. Волнообразная форма
дисков облегчает рассоединение пакета при отключении муфты и уменьшает остаточный
момент . Многодисковые муфты требуют постоянной смазки.

с токосъемным кольцом

Вращение передается при подаче напряжения на катушку. Отрицательный провод питания подключается к “массе” механизма, положительный
провод подключается к щетке, передающей ток на токосъемное кольцо. Катушка создает магнитное поле стягивающее между собой диски муфты и притягивающее прижимное кольцо. Когда электричество выключается благодаря волнообразной форме диски рассоединяются.Устанавливаются на шлицевой вал или со шпонкой.

Многодисковые тормоза сходны по конструкции с муфтами с вращающейся катушкой, Подвод напряжения осуществляется по проводу, корпус крепится.

с закрепленным корпусом

Подключаются при помощи проводов, клемм, разъемов. Катушка генерирует поле, сжимающее пакет дисков. При сжатии диски становятся плоскими, однако при отключении питания диски снова становятся волнистыми, что облегчает рассоединение муфты.

Однодисковые муфты и тормоза

Разработаны для применения в сухих условиях. Фактически – они используют принцип трения, похожие на муфты сцепления в автомобилях. При подаче напряжения якорь притягивается к ротору поверхности трения
соприкасаются , обеспечивая передачу вращения. При отключении питания сжата пружина
разводит якорь и ротор, вращение не передается

Просмотров: 13060 | Дата публикации: Пятница, 01 ноября 2013 06:21 |

Электромагнитная муфта

Важным элементом различных конструкций можно назвать муфту. Современные технологические возможности позволили получить более сложные устройства, которые характеризуются более привлекательными эксплуатационными характеристиками. Электромагнитные муфты можно назвать современным предложением. Они устанавливаются на современных автомобилях и многих других устройствах. Довольно сложная конструкция и непростой принцип действия определяет то, что нужно четко разбираться в подобном устройстве для обеспечения его качественного обслуживания. Рассмотрим все особенности данного вопроса подробнее.

Что такое электромуфта?

Электромагнитная муфта представлена специальным устройством для решения самых различных задач, большинство из которых связано с соединением и разъединением пары, находящейся в зацеплении. Производятся электромагнитные муфты для станков и других узлов транспортных средств или тепловозов. При этом выделяют несколько основных разновидностей подобных конструкций:

Механизмы фрикционного типа конусные и дисковые.
Электромагнитная муфта зубчатого типа считается специфическим вариантом исполнения, так как рабочая часть представлена сочетанием различных зубьев.
Порошковая электромагнитная муфта является современным вариантом исполнения, так как она обеспечивает осевое смещение при необходимости.

Электромуфта является промежуточным соединительным элементом. Принцип действия заключается в использовании основных свойств электрического тока для генерации электродвижущей силы.

При этом он может выполнять самые различные функции, к примеру, защиту основного устройства от перегрева или управление.

Принцип работы муфты электромагнитной

Электромагнитная муфта может обладать самой различной конструкцией, но также выделяют и классический вариант исполнения. Его особенности заключаются в следующем:

Основными элементами можно назвать два ротора, один из которого представлен железным диском с тонким концевым выступом.
Внутренняя часть оснащается полюсными наконечниками, которые обеспечивают радиальное смещение. Для передачи тока создается обмотка, она подключается к источнику питания через контактные кольца. Часть этого элемента располагается на валу.
Рассматриваемая муфта магнитная имеет второй ротор, который представлен цилиндрическим валом со специальными пазами, расположены параллельно основной оси. Они создаются для того, чтобы можно было вставлять специальные бруски с полюсными наконечниками.

Рассматриваемая муфта на постоянных магнитах обладает довольно сложной конструкцией, за счет чего обеспечивается точная и надежная работа. Принцип действия устройства следующий:

При появлении тока возникает электромагнитное поле, которое пересекается с проводником и начинает взаимодействовать.
Подобное совмещение становится причиной возникновения электродвижущей силы. Ее может быть вполне достаточно для перемещения подвижного элемента с учетом преодоления определенного усилия.
При изготовлении этой детали применяется брусок меди, который и обеспечивает замыкание цепи. По ним проходит ток, за счет которого и появляется электромагнитная сила.
Возникающие поля обеспечивают ведомого ротора за ведущим, при этом запоздание несущественное.

Подобный принцип работы применяется при создании самых различных механизмов. При этом устройство станка позволяет прекращать передачу вращающего момента в течение нескольких долей секунды, что и определяет его распространение.

Размагничивание электромагнитной муфты происходит за счет отключение источника питания. При этом особые свойства материала определяют то, что магнитное поле пропадает практически сразу, за счет чего происходит обратное движение подвижного элемента. Используемые обмотки электромагнита рассчитаны на достаточно большое количество таков сцепления и расцепления ведущего элемента с ведомым.

При рассмотрении того, что такое электромагнитная муфта также нужно уделить внимание свойств применяемых материалов при ее изготовлении.

Только специальные сплавы обладают магнитными свойствами, которые обеспечивают требуемые условия эксплуатации.

Передача момента на муфту может проводится от электрического двигателя и других подобных элементов. Размеры всех габаритов в большинстве случаев стандартизируются, однако есть возможность заказать производство механизма под заказ. Классификация, как правило, проводится по области применения и многим другим признакам.

Классификация электромуфт

В большинстве случаев электромуфты классифицируются по тому, в какой области они применяются. Чаще всего применяется электромагнитная фрикционная муфта. Она обладает следующими свойствами:

Устройство может применяться для снижения вероятности воздействия импульсных нагрузок.
На холостом ходу конструктивные особенности определяют незначительные потери. Этот момент определяет то, что основные элементы не нагреваются при эксплуатации.
Есть возможность провести быстрый пуск механизма даже в случае, если оно находится под большой нагрузкой.

Рассматриваемый тип механизма делится на несколько основных типов:

Довольно част встречается муфта электромагнитная тормозная, которая может снизить количество оборотов при работе.

Вариант исполнения кондиционерного компрессора представлена в виде узла, который состоит из следующих элементов:

Катушки электромагнитного типа. Она изготавливается при применении специальных сплавов, которые характеризуются определенными свойствами. Катушка требуется для непосредственной генерации электромагнитного поля.
Пластин прижимного типа. Этот элемент конструкции должен характеризоваться высокой прочностью.
Шкива, который передает усилие от электрического двигателя. Привод подобного типа получил довольно широкое распространение, так как он обеспечивает защиту устройства от перегрева при большой нагрузке. За счет смены шкивов есть возможность регулировать количество оборотов на выходе.

В рассматриваемом случае на катушку подается электричество, которое образует электромагнитное поле. За счет этого происходит притягивание прижимной пластины к шкиву. Подобное перемещение дает свободу валу, и механизм начинает работать.

Компрессорные установки получили весьма широкое распространение. Именно поэтому нужно уделять внимание следующим дефектам:

Довольно часто встречается ситуация, когда подшипник шкива деформируется. В этом случае достаточно провести замену элемента.
Прижимная пластина изготавливается из тонкого метала, поэтому на момент эксплуатации она может деформироваться. Кроме этого, проблема возникает в случае неправильной установки зазора.
Встречается ситуация сгорания самой муфты. Она чаще всего связана с высоким напряжением, которое подается на катушку.

Развитие современных технологий определило то, что в автомобилях проводится установка электромагнитной муфты сцепления. Она делиться на несколько различных типов в зависимости от привода:

Гидравлический. Этот вариант исполнения характеризуется тем, что передача усилия осуществляется за счет жидкости в системе. Масло и вода хорошо подходят для передачи усилия. Однако, гидравлический привод на сегодняшний день характеризуется относительно низкой надежностью.
Механический. Подобное устройство характеризуется тем, что передача усилия проводится за счет сочетания различных элементов. Примером можно назвать звездочки, шестерни и другие детали.
Муфта сцепления электромагнитная.

Наиболее распространен последний тип механизма. При этом он также классифицируется на несколько основных типов:

По показателю трения выделяют мокрые и сухие. В последнее время большое распространение получили варианты исполнения, которые могут работать только при добавлении масла.
Классификация проводится и по режиму включения: непостоянные и постоянные.
Выделяют муфты с одним или несколькими ведомыми дисками. Выбор проводится в зависимости от того, какие требуются эксплуатационные характеристики.
По виду управления также выделяют несколько основных видов механизма. Примером можно назвать механический, гидравлический и комбинированный.

В отдельную группу включены электромагнитные порошковые муфты. Они представлены сочетанием веществ, которые при взаимодействии могут обеспечивать прочную связь.

Этот современный вариант исполнения встречается в случае, когда нужно обеспечить смещение соединяемых элементов относительно друг друга на момент эксплуатации.

Элементы защиты, электромагнитные фрикционные многодисковые муфты

Подобная электромуфта чаще всего устанавливается на станках с блоком числового программного управления. К достоинствам отнесем следующие моменты:

Компактность. За счет этого есть возможность проводить установку электромагнитной муфты в современные устройства. С каждым годом размеры устройства существенно уменьшаются, за счет чего расширяется область применения.
Надежность. Этот параметр считается наиболее важным при выборе практически любой муфты. Применение специальных материалов и контроль качества на всех этапах производства позволяет достигнуть наиболее высокого показателя надежности.
Малогабаритность. Этот параметр определяет легкость в транспортировке и многие другие положительные параметры.

Этот вариант исполнения характеризуется довольно высокими эксплуатационными характеристиками, за счет которой он получил широкое распространение. Основными частями конструкции можно назвать:

Корпус. В большинстве случаев он изготавливается при применении стали, которая характеризуется повышенной устойчивостью к воздействию окружающей среды. Предназначение корпуса заключается в защите внутренних элементов.
Катушка. Этот элемент предназначен для непосредственного создания электромагнитного поля, за счет которого и происходит смещение основных элементов. Катушка рассчитана на воздействие определенного электрического тока, слишком высокое напряжение оказывает негативное воздействие.
Группа дисков фрикционного типа. При изготовлении пакета фрикционных дисков применяется специальный сплав, характеризующийся определенными магнитными свойствами.
Поводок и нажимной диск.
На корпусе есть насаженное кольцо, изготавливаемый из изоляционного материала.
Ток подается при помощи контактной щетки. Именно она в большинстве случаев выходит из строя на момент эксплуатации механизма.

Исключить вероятность возникновения короткого замыкания можно при помощи вырезанных отверстий в дисках. На момент подачи электрического тока создается электромагнитное поле, которое замыкается при помощи фрикционного диска. Именно за счет этого создается притягивающая сила, за которой происходит смещение основной части.

Встречается несколько вариантов исполнения подобных конструкций. Примером можно назвать устройство с вынесенным и магнитопроводящим диском.

Преимущество соединений при помощи электромуфт

Рассматриваемое устройство получило весьма широкое распространение. Это можно связать с тем, что оно обладает достаточно большим количеством преимуществ, которые должны учитываться. Наиболее важными считаются приведенные ниже:

Надежность. При подаче электрического тока устройство проводит разъединение отдельных элементов в течение короткого промежутка времени. При этом электромагнитное поле не подвержено воздействию окружающей среды, поэтому существенных проблем при работе, как правило, не возникает.
Сохранение основных свойств на протяжении длительного периода. Важным критерием выбора подобных устройств можно назвать именно эксплуатационный срок. За счет применения специальных материалов этот показатель в рассматриваемом случае существенно расширен.
Срабатывание в течение нескольких долей секунд. Подобный результат свойственен относительно небольшому количеству устройств рассматриваемой категории. Время срабатывания – параметр, который учитывается при выборе муфты.
Возможность исполнения для достижения самых различных целей, к примеру, защиты устройства или дистанционное управление.
Компактность и небольшой вес. Эти параметры считаются также довольно важными, так как слишком большой вес оказывает нагрузку на основную конструкцию. Компактность позволяет проводить встраивание устройства в самые различные конструкции.

Однако есть несколько существенных недостатков, которые должны учитываться. Примером можно назвать то, что устройство стоит достаточно дорого, а обслуживание должно проводится исключительно специалистом. Кроме этого, эксплуатация при несоблюдении основных рекомендаций может стать причиной повышенного износа. Не стоит забывать о том, что для работы устройства требуется электрический ток, который и обуславливает появление требуемого электромагнитного поля.

Область применения

Устройство получило весьма широкое применение, так как обеспечивает соединение нескольких элементов и их разъединения при необходимости. Область применения следующая:

Автомобили и другие транспортные средства имеют узлы, которые снабжаются электромагнитной муфтой.
В последнее время все чаще устройство устанавливается в станки с ЧПУ. Это связано с тем, что к их работе предъявляются требования по высокой точности работы.
Было разработано несколько типов различных устройств, которые могут выступать в качестве промежуточного элемента. Применять муфты могут для достижения самых различных целей, к примеру, защиты устройства от перегрева путем отключения привода при срабатывании датчика.

В целом можно сказать, что использование электрического тока для генерации сигнала позволяет существенно расширить область применения устройства. Это связано с возможность передачи сигнала от различных датчиков.

В заключение отметим, что электромагнитные муфты выпускают самые различные организации. Рекомендуется уделять внимание продукции исключительно известных производителей, так как заявленные параметры соответствуют реальным. При изготовлении могут применяться самые различные материалы, уделяется внимание защите от воздействия окружающей среды.

Как устроены и где применяются насосы с магнитной муфтой?

Насосы с магнитной муфтой – это устройства, работающие с помощью аналога гидродинамической муфты. Он, в свою очередь, передает механическую энергию от одной части механизма к другой.

Популярность использования этих насосов объясняется их исключительной надежностью по сравнению с теми аппаратами, работа которых зависит от механического уплотнения. Необходимость наличия в конструкции агрегатов магнитной муфты обусловлена непростыми условиями эксплуатации и тяжелым экологическим состоянием окружающей среды.

1 Применение

Муфты для насосов нашли применение в таких сферах деятельности, как:

Химическая промышленность.
Фармацевтика. С помощью насосов с магнитными муфтами возможно охлаждение конденсаторов, очищение газов.
Автомобильная промышленность.
Агрегаты применяют для испытания редукторов.
Научные исследования, эксперименты космической направленности.
Нефтедобывающая промышленность.

Устройство насоса с магнитной муфтой

1.1 Преимущества использования

Предпочтение подобных насосов другим разновидностям объясняется их особыми полезными качествами. Отдельно выделяют:

надежность;
долговечность;
доступность;
повсеместность использования;
непрерывность работы;
повышенный уровень безопасности;
широкий диапазон температурных режимов;
легкие смена и ремонт электропривода;
отсутствие утечки содержимого;
применение для перекачивания агрессивных жидкостей;
удобная транспортировка.

1.2 Принцип работы

Насосы с магнитной муфтой отличаются от моделей с другой конструкцией тем, что в них отсутствует связь между валом и двигателем, так как на месте механического уплотнения располагается непосредственно муфта насоса. Внутри герметичного корпуса, не допускающего контакт содержимого с внешней средой, есть роторный вал, который движется благодаря импульсам от магнитной муфты. Последняя получает механическую энергию от внешнего привода.

Конструкция муфты зависит от ее вида и сферы применения, но общими чертами признается наличие двух полумуфт насоса, между которыми имеется ферромагнитный состав, и неподвижного корпуса. Катушка, обязательная деталь электромагнита, находится в полумуфте для насоса или в самом корпусе.

Из-за особенностей расположения ротора требуется его регулярная смазка. Для этого используют подшипники, сделанные из материала, не поддающегося коррозии. Чаще всего таким материалом становится карбид кремния или гиперплотный углерод. Их применение подразумевает увеличение срока использования агрегата из-за уменьшения степени износа.

Насос с магнитной муфтой в разрезе

Магнитные муфты могут быть:

1.3 Выбор

При выборе насоса нужно обращать внимание на свойства той жидкости, которую он будет перегонять. Важные факторы:

Теплоемкость. Влияние этого фактора является основной частью расчета теплового баланса, при котором насос будет вынужден работать. Во избежание проблем аппарат должен быть подобран с нужным диапазоном температур.
Вязкость. Чем выше вязкость, тем меньше производительность насоса и наоборот.
Степень загрязненности жидкости. Этот показатель существенно влияет на работу агрегата, следовательно, необходимо учитывать размер частиц, находящихся в выкачиваемой жидкости. От него зависит материал изготовления подшипников электропривода и лопастей колеса. В случае с крупными частицами возможно приобретение специальных фильтров, которые будут отсеивать неподходящие составляющие.
Концентрация растворенного газа. Даже относительно небольшие отклонения от нормального значения этого показателя могут повредить агрегат. Причинами возникновения подобной проблемы являются вихревые потоки или некачественное проектирование камеры. В любом случае, при покупке необходимо учесть этот момент и приобрести дополнительное оборудование, способное предотвратить аварийные ситуации.

Также приобретая насос, нужно присмотреться к техническим характеристикам самого агрегата. К ним относят:

мощность;
производительность;
затраты электроэнергии;
требуемое напряжение;
расход жидкости;
напор.

Подход должен быть индивидуальным, так как многое зависит от сферы применения оборудования. Большое значение имеет сила трения, возникающая внутри механизма. Именно из-за нее случаются практически все сбои и возникают аварийные ситуации.

Насосы с магнитной муфтой широко применяют в АПК и на производстве

Для их предупреждения необходимо регулярно отслеживать следующие моменты:

систематическое смазывание деталей, которые в этом нуждаются;
наличие колебаний тех рабочих характеристик, которые быть стабильными;
появление износа или других фактов повреждения системы;
уровень вибрации, появление которой возможно в рабочем режиме.

В общем, при покупке оборудования требуется предоставить информацию о цели приобретения насоса и узнать все технические характеристики предлагаемого товара.
к меню ↑

2 Защитные устройства

Использование защитных устройств позволяет уменьшить вероятность возникновения сбоев в насосе. Но универсальных приспособлений для защиты нет. Поэтому подбирать подобное оборудование нужно исходя из технических особенностей уже имеющегося агрегата и условий, в которых он эксплуатируется. Дополнительным плюсом станет сравнительно недорогая стоимость защитных электронных средств.

Если решение о приобретении подобной аппаратуры принято, то необходимо для начала провести полное обследование насоса и дополняющих его элементов. Это поможет подобрать оптимальный вариант защитного устройства. Обеспечить эффективную работу насоса можно с помощью простого, специализирующего на определении одного параметра, приспособления, предназначенного, к примеру, для регулирования температуры или мощности. Но существует и более сложное оборудование, которое позволяет контролировать состояние агрегата комплексно, т.е. контролируя все необходимые параметры.

Следовательно, для того, чтобы не ошибиться с защитой, нужно обладать всей информацией о приобретенном агрегате и понимать, от чего именно его необходимо предохранить.

При неимении опыта в установке и монтаже, приемлемым решением станет вызов специалиста, который на месте определит все недостатки и преимущества. Исходя из этой информации, он поможет подобрать нужные приспособления, учитывая пожелания и материальное положение владельца.

3 Где применяются центробежные насосы с магнитной муфтой?

Герметичные центробежные насосы с муфтой применяются в химической промышленности. Чаще всего их можно встретить в напорных и циркуляционных системах, которые предназначены для перекачивания опасных веществ. Агрессивная среда может принести значительный вред системе, поэтому к подбору оборудования в этой сфере подходят со всей ответственностью.

Внутреннее устройство центробежного насоса с магнитной муфтой Argal ZMR

К таким рискованным жидкостям относят:

разбавленные кислоты;
щелочи;
токсины;
взрывоопасные растворы.

Температурный режим для данного вида может быть подобран в двух вариантах:

до +120 градусов по Цельсию;
от +120 до +250 градусов по Цельсию.

В связи с этим использование подобного оборудования возможно в следующих областях химической специализации:

энергетике;
пищевой промышленности;
очистке сточных вод;
нефтедобывающем производстве;
газодобывающей промышленности;
машиностроении.

Яркий пример тому Volvo xc90, в конструкции которого имеется насос муфты халдекс.

В последнем случае возможно использование упругой втулочно-пальцевой муфты. Ее особенностью считаются так называемые стальные пальцы, обеспечивающие взаимодействие двух соосных валов. Такая муфта представляет собой устройство, состоящее из двух полумуфт, которые находятся в неподвижном положении на составной части пальцев. Последние являются своеобразной платформой для крепления таких деталей, как резиновые втулки. Дополнительной функцией конструкции является снижение нагрузок от динамической работы механизма.

Центробежный герметичный насос с магнитной муфтой

Центробежные насосы могут быть моноблочными, вертикальными и с рубашкой обогрева. Отличительной особенностью является наличие защиты от взрыва. Конечно, при слишком высоком уровне опасности она помочь не сможет, но предохранить от подобных повреждений небольшого степени в ее силах. Название этой функции «взрывонепроницаемая оболочка», а помечается она соответствующей маркировкой. Агрегаты, имеющие в своем обозначении символ «Х», предполагают монтаж, сделанный только специалистами.
к меню ↑

3.1 КАК РАБОТАЕТ НАСОС С МАГНИТНОЙ МУФТОЙ? (ВИДЕО)

3.2 Мнение потребителей

Те, кто уже приобрел подобное оборудование, отмечают удобство его использования, компактные размеры и длительный период эксплуатации. Также к плюсам насосов с магнитными муфтами относят их стойкость к повреждениям, вызванных внешней средой.

При условии соблюдения всех пунктов инструкции и регулярного контроля за техническим состоянием оборудования, волноваться о безопасности использования и хороших показателях производительности не придется. Насосы этого вида отвечают всем требованиям, что позволяет говорить об эффективных результатах их работы. Последнее часто подтверждается непрерывной и бесперебойной эксплуатацией данных аппаратов на промышленных предприятиях.

dustovod › Блог › Муфты полного привода. Устройство и принцип работы.

Описываемый ниже тип включения полного привода настолько распространён, что перечень всех автомобилей, где он устанавливается будет достаточно обширным.
Renault Duster, Nissan Qashqai, Mitsubishi Outlander, Hyundai Tucson, Hyundai Creta (upd. в комментариях поправили, что на Creta стоит муфта другого типа), Ford Escape, Mazda CX-5 — это лишь некоторые из тех, что на слуху. В основном, конечно же, это так называемые “паркетники”, где установка полноценных раздаточных коробок невозможна из-за плотной компоновки. Так же малые габариты и простота управления позволяют устанавливать муфты этого типа и на совсем маленькие автомобили типа Mini Cooper. Однако и это далеко не вся область применения. Точно такие же муфты (правда, открытого типа и покрупневшие в размерах) можно обнаружить и в составе “взрослых” раздаточных коробок (например Borg Warner 4405 для Ford Explorer или Borg Warner 4406 для Ford Expedition/Lincoln Navigator).
Устройство муфты.

Конструктивно муфту можно разделить на три части:
— электромагнитная муфта для активации функции полного привода управляемая внешним электронным блоком;
— кулачковая муфта, предназначение которой — преобразование разницы крутящих моментов на входном и выходном валу в усилие сжатия фрикционного пакета;
— фрикционная муфта посредством которой и передаётся основной крутящий момент от входного вала к выходному.

На большинстве автомобилей все эти муфты (за исключением неподвижной катушки) заключены в герметичный корпус в который залита специальная трансмиссионная жидкость. Сделано это из-за слишком разных требований к маслам используемых в гипоидных зубчатых передачах (главная пара) и в передачах с использованием фрикционных материалов.
Для простоты представления процессов рассмотрим работу муфты на примере работы в режиме принудительного полного привода. В этом случае алгоритмы работы электроники управляющей включением электромагнитной муфты можно опустить.

При включении принудительного полного привода происходит подача напряжения на катушку электромагнитной муфты (6). Якорь (3) электромагнитной муфты притягивается к катушке и смещаясь по шлицам обоймы кулачковой муфты (2) входит в зацепление с корпусом муфты образуя жёсткую кинематическую связь обоймы (2) с входным валом. Вторая обойма (1) кулачковой муфты постоянно зацеплена с выходным валом посредством шлицов.

Пока вращение входного и выходного валов синхронно (езда по твёрдому покрытию с хорошим сцеплением) ничего не происходит. Но как только возникает пробуксовка передней оси, входной вал смещается вперёд относительно выходного. Это приводит к смещению шарика (5) кулачковой муфты в бороздках. А так как бороздки имеют переменную глубину (скосы) шарик начинает давить на обоймы обгонной муфты. Обойма (2) упирается в корпус. Обойма (1) имеющая нажимной диск начинает сжимать фрикционную муфту. Сила сжатия будет расти до того момента пока угловые скорости входного и выходного валов не выравняются. То есть конструкция муфты такова, что при её срабатывании никакой пробуксовки (больше чем это достаточно для срабатывания кулачковой муфты, т.е. считанные градусы) в муфте нет. Как только начинается пробуксовка, обоймы кулачковой муфты смещаются ещё больше и фрикционный пакет сжимается с бОльшей силой пока пробуксовка муфты не будет устранена.
Правда тут есть нюанс. На дорогих спортивных авто в конструкцию муфты вносят дополнительное усовершенствование. Между якорем (3) и корпусом муфты устанавливается ещё один “первичный” (primary) пакет фрикционов. Тогда за счёт модуляции сигнала на катушке (6) появляется возможность контролировать блокировку обоймы муфты (2) допуская её некоторое проскальзывание. Тем самым появляется возможность гибко перераспределять крутящий момент между передней и задней осью. Необходимо это для изменения поведения в повороте (баланс между избыточной и недостаточной поворачиваемостью) у машин претендующих на гордое звание раллийных или спорт-каров. К недорогим паркетникам это никоим образом не относится. Там муфта работает просто по принципу вкл/выкл. Однако, “дорогие технологии” постепенно становятся более доступными и есть основания надеяться, что вскоре можно будет заняться подобной тонкой настройкой и бюджетных авто.

Но тогда возникает закономерный вопрос: как же тогда возникает перегрев муфты? А возникает он по совокупности факторов.
1. Трение во фрикционном пакете при включении муфты хоть и минимально по времени, но всё есть. Учитывая передаваемый момент и цикличность включений-выключений муфты (на некоторых режимах езды и неправильной буксовки, о чём ниже) выделение тепла может достигать значительных величин.
2. Нагрев электромагнитной катушки. Он достаточно мал, чтобы вызвать перегрев даже будучи включённой значительное время, но всё же тоже вносит вклад.
3. Нагрев в результате проскальзывания якоря (3) по корпусу муфты. Это не является штатным функционированием, но может возникать при резком включении муфты. Например, при езде на высоких скоростях по нестабильным покрытиям в режиме 4WD AUTO. При этом время включения фрикционной муфты (то есть время проскальзывания в ней) увеличивается, а значит и увеличивается тепловыделение в ней.
Интересен так же способ, которым контроллер определяет температуру муфты. Датчиков температуры муфты на большинство указанных авто не устанавливается, тем не менее контроллер как-то определяет температуру. А определяет он её по изменению сопротивления катушки, то есть по изменению тока протекающего через неё. Сопротивление меди увеличивается с ростом температуры. Изменение составляет около 25% при увеличении температуры на 60°C. Электроника просто измеряет изменение силы тока при приложенном напряжении и высчитывает сопротивление. По изменению сопротивления можно вычислить температуру. Измерения не являются абсолютно точными (измерения калиброванным датчиком будут заведомо точнее), но более чем достаточными для выявления перегрева.
При выключении муфты обесточивается катушка (6), под действием пружинного диска якорь муфты “отлипает” от корпуса муфты. Тем самым пропадает кинематическая связь между входным валом и обоймой кулачковой муфты (2), она получает возможность свободного вращения относительно корпуса на игольчатом подшипнике (4). Шарик (5) кулачковой муфты под действием сил реакции сжатого фрикционного пакета стремится занять устойчивое положение в углублении обойм (1) и (2), а так как препятствующих ему это сделать сил нет (обойма (2) свободно вращается), он “распускает” кулачковую муфту, а та в свою очередь — фрикционный пакет. Муфта разблокирована.
Теперь ещё один нюанс. Так как механическая блокировка приводится в действие от разницы в частотах вращения хвостовиков переднего и заднего мостов учитывается не пробуксовка какого-то конкретного колеса на оси, а средняя арифметическая скорость вращения левого и правого колёс осей. То есть, например, при диагональном вывешивании при активной работе газом за счёт инерции вывешенных колёс скорости вращения входного и выходного валов муфты будут периодически выравниваться и меняться местами вызывая смещение шарика (5) кулачковой муфты и разблокировку фрикционной муфты. аналогичные процессы будут происходить и при “дрифтинге” и, само собой разумеется, при смене направления движения.
Из этого следует, что дифференциал заднего моста с блокировкой сильно облегчил бы жизнь муфте полного привода. Количество ненужных включений-выключений сильно бы сократилось.
Теперь обсудим, что будет происходить в муфте при износе её компонентов.
Кулачковая муфта — практически вечная. Ей как и подшипникам грозит только контактная усталость и выкрашивание пятна контакта шарика с канавками, но даже и с такими дефектами она будет работать ещё достаточно долго вплоть до полного разрушения, так как относительные скорости шарика и обойм ничтожно низкие.
Износ якоря (либо фрикционных дисков первичного пакета, неравномерный, либо с задирами) и его контактной поверхности на внутреннем корпусе муфты приведёт к пробуксовке обоймы кулачковой муфты (2) и неполному сжатию фрикционного пакета. Как правило сопровождается это заметными рывками в трансмиссии под большой нагрузкой. Однако такой вид износа достаточно редок (помним, что относительные скорости входного и выходного валов невысоки, а при штатной “мягкой” эксплуатации и вообще около нуля).
Износ фрикционного пакета муфты до какого-то момента компенсируется кулачковой муфтой. Просто увеличиваются ходы её обойм до блокировки муфты. Но когда предел будет достигнут кулачковая муфта превратится в подшипник. При этом будут слышны достаточно громкие щелчки всякий раз, когда шарики будут проскакивать углубления в обоймах. При этом так же возможны рывки в трансмиссии но гораздо более вялые нежели в предыдущем случае.
Подведём итог. В достоинства муфты занесём простоту конструкции, минимум движущихся частей (а те, что есть, движутся с невысокими относительными скоростями), простоту управления без применения дорогих сервоприводов, герметичность конструкции (никаких выходящих наружу тяг и валов управления), плавность включения, опция управления передаваемым на задние колёса моментом. Недостаток по сути один — отсутствие возможности постоянного жёсткого подключения полного привода.
P.S. А вот видео с конструкцией муфты полного привода ранних Дастеров:

Как устроены насосы с магнитной муфтой?

Практически все отрасли промышленности сталкиваются с необходимостью перекачивания жидкостей или вязких веществ, большинство из которых являются вредными и даже опасными для здоровья и окружающей среды. Производственная необходимость в работе с веществами такого класса обязывает к соблюдению правил безопасности и применению специализированного оборудования.

Именно к этой категории промышленного оснащения производственных площадок относятся насосы с магнитной муфтой.

Принцип работы и устройство

Насос с магнитной муфтой – это герметичный аппарат центробежного типа, рассчитанный на интенсивную эксплуатацию в агрессивной среде. Конструкция такого агрегата полностью герметична, утечки в ней не могут возникать по определению. Благодаря этому насосы с магнитной муфтой применяются при работе с токсичными и взрывоопасными жидкостями и вязкими веществами без риска нанесения ущерба экологии или здоровью сотрудников предприятия.

Муфта насоса обладает высокой стойкостью к износу, чем обеспечивается надежность и долговечность оборудования этого класса. Оптимизированная конструкция делает процесс обслуживания удобным и простым.

Параметры выбора

При выборе центробежного насоса с магнитной муфтой следует учитывать:

Устройство насоса с магнитной муфтой

базовое назначение, определяющее требования к параметрам герметичности агрегата;
надежность конструкции, термическую механическую устойчивость;
удобство в обслуживании и ремонте;
температурные параметры перекачиваемой среды;
производительность и верификация диапазона поддерживаемых давлений;
экономичность в потреблении ресурсов;
соответствие габаритов параметрам помещения и эксплуатационным требованиям;
уровень шума.

Особенности конструкции

Герметичные технологии востребованы во всех отраслях промышленности ввиду высоких требований, предъявляемых к экологической/технологической безопасности производственного процесса. Современные технологии изготовления насосного оборудования качественно повысили ресурс эксплуатации, показатели долговечности и надежности агрегатов такого типа.

Принцип работы центробежного герметичного насоса прост. В комплектацию агрегата входит стандартный электрический двигатель, запускающий расположенный в конструкции вала привод магнитного типа. Генерируемое магнитное поле приводит в движение внутренний ротор. Муфта скользит непосредственно между северным и южным полюсами этого магнитного поля.

Срез насоса с магнитной муфтой

Магнитное поле создается 2-мя магнитами. Внутренний в большинстве случаев присоединяется непосредственно к валу, внешний устанавливается снаружи конструкции и подсоединяется к приводу таким образом, чтобы при вращении активизировать внутренний. Отсутствие физического контакта магнитного потока с ротором способствует сохранению целостности герметичной оболочки рабочего стакана насоса, выполненной из устойчивого к коррозии и внешнему воздействию изоляционного материала.

Резиновые муфты для насосов, или пальцы, как их еще называют, передают валу насоса крутящий момент непосредственно от вала двигателя – в этом заключается их основная функция. Параллельно с передачей вращения эта деталь снижает риск перекоса валом механизма, гасит вибрацию, принимает участие в компенсации нагрузок пускового и ударного типа, защищает мотор от перегрузок, которые возникают при аварийном прекращении работы насоса.

Соединительная муфта состоит из 2-х полумуфт для насоса. Первая, или ведущая, фиксируется на поверхности вала мотора, вторая, или ведомая, соединяется с валом насоса. Крутящий момент передается от ведущей полумуфты к ведомой через гибкие, эластичные элементы этой детали, которые изготавливаются преимущественно из резины или полиуретана, реже – из стали.

Полупогружной насос с магнитной муфтой (видео)

Преимущества применения

Несмотря на достаточно высокую стоимость герметичного насосного оборудования период его окупаемости составляет всего до 5 лет в зависимости от интенсивности эксплуатации и особенностей производственного процесса.

способность быстрого и безопасного перекачивая жидкостей, вязких и газообразных веществ;
надежность и герметичность конструкции;
устойчивость к радиоактивным и токсичным продуктам;
возможность эксплуатации в условиях критической нагрузки при температуре в диапазоне 160-600оС и давлении в пределах 150 мПа;
хороший теплоотвод;
отсутствие осевой нагрузки;
долговечность ввиду отсутствия в составе конструкции быстро изнашиваемых запчастей и элементов.

Сфера применения и перекачиваемая среда

Насосы с магнитной муфтой получили широкое распространение в промышленности. Для муфт характерен длительный срок эксплуатации. Также они существенно повышают безопасность насосного оборудования ввиду обеспечения дополнительной герметичности конструкции и минимизации риска возникновения утечки.

Насосы с магнитной муфтой широко применяют в АПК и на производстве

Сегодня центробежные насосы с магнитными муфтами применяются в фотоиндустрии, химической и нефтехимической промышленности, в процессе фильтрации сточных вод, при работе с радиоактивными, взрывоопасными, токсичными веществами.

Соответствие высокому стандарту безопасности и простой, надежный алгоритм работы позволяют использовать герметичные насосы даже в автомобилестроении. Одним из лучших примеров тому может послужить насос муфты Халдекс, которым комплектуется признанный наиболее безопасным автомобиль Volvo CX90. Муфты Haldexиспользуют и другие заслуживающие доверия лидеры зарубежного автопрома – Skoda, Volkswagen, Audi.

Магнитные муфты герметичные

Магнитные муфты применяют в качестве передаточных механизмов в современных насосах, что позволяет получить качественно новое 100%-но герметичное устройство, не внося при этом существенных изменений в конструкцию электропривода и проточной части насоса.

Цена: от 35000 руб .

В настоящее время компания «Виллина» предлагает вертикальные, горизонтальные и полупогружные центробежные насосы с магнитной муфтой серий ГНВЦ, ГНГЦ и ГНВЦ-П, предназначенные для перекачивания взрывопожароопасных, токсичных и химически агрессивных сред (нефтепродукты, щелочи, кислоты, спирты и другие).

Назначение

Магнитные муфты для центробежных насосов Villina позволяют передать крутящий момент на вал насоса от электродвигателя применяя вместо устройств мехзацепления магнитные поля, генерируемые постоянными магнитами. При этом необходимость вывода вала из проточной части насоса на приводное устройство отсутствует, что позволяет выполнить проточную часть в виде полностью герметичной системы, работающей без утечек, которые характерны для насосов с механическими уплотнениями валов.

Устройство магнитной муфты, принцип работы

Магнитные муфты герметичные Villina состоят из двух полумуфт: ведущей и ведомой и герметизирующего стакана (экрана), располагающегося между полумуфтами.

Герметизирующий стакан из нержавеющей стали или из высокопрочного сплава Hastelloy способен выдерживать давление до 5МПа и выше.

Корпуса ведущей и ведомой полумуфт изготавливаются из нержавеющей стали и расположены на валу электродвигателя и на валу насоса соответственно. В стальных обечайках (капсулах) с помощью спецклеев закреплены высококоэрцитивные постоянные магниты на основе композиций редкоземельных металлов NdFeB (ниодим-железо-бор) или SmCo (самарий-кобальт). Магниты взаимодействуют через герметизирующий стакан и передают момент вращения бесконтактно.

Магнитная муфта в разборе

Повышенная надежность магнитных муфт Villina

Наиболее слабыми местами постоянных магнитов являются ограничение по температуре применения и повышенная хрупкость сплавов.

От внешнего механического воздействия магниты в конструкции магнитных муфт Villina надежно защищены стальными обечайками (рисунок 1).

С целью защиты магнитов от перегрева и потери магнитных свойств в магнитных муфтах Villina предусмотрен температурный запас:

NdFeB (ниодим-железо-бор) с точкой Кюри около +350 0 С используются в магнитных муфтах Villina при температуре от – 60 до + 240 0 С (температурный запас порядка 100 0 С);
SmCo (самарий-кобальт) с точкой Кюри в районе +550 0 С применяются при рабочих температурах до + 350 0 С (температурный запас более 100 0 С).

Для повышения надежности и увеличения назначенного срока службы до 20 лет в конструкции центробежных насосов Villina предусмотрена система охлаждения магнитной муфты без дополнительных устройств. Охлаждение производится перекачиваемой жидкостью через специальное продольное отверстие в вале насоса, обеспечивающее отвод тепла от герметизирующего стакана вместе с перекачиваемой жидкостью из области высокого давления в область с более низкой величиной давления.

Для контроля температуры магнитной муфты в насосах Villina в стандартной комплектации применяется термодатчик (Pt100) во взрывозащищенном исполнении, снимающий показания с внешней поверхности герметизирующего стакана.

Передача магнитной муфтой Villina максимально необходимого крутящего момента гарантирована его запасом по величине до 40%, заложенным при проектировании и проведением испытаний муфты на «срыв» на специализированном стенде.