ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ МУФТА

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована для кинематического соединения соосных валов.
Известна кулачковая электромагнитная муфта (а.с. SU №1816901 кл. F16D 27/00. Опубл. 23.05.93. Бюл. №19), содержащая ведущую и ведомую полумуфты с кулачками зацепления на их торцевых поверхностях, установленный в корпусе ведущей полумуфты кольцевой электромагнит. Ведущая полумуфта снабжена втулкой, установленной с возможностью поворота и подпружиненной относительно корпуса ведущей полумуфты, который снабжен упорами крайних положений втулки, выступами для взаимодействия с проточками на кулачках ведомой полумуфты, защелками с электромагнитами отвода, выключателями для взаимодействия с кулачками ведомой полумуфты и выключателем с управлением от кольцевого электромагнита. При этом кулачки ведущей полумуфты размещены на втулке.
Напряжение на обмотки электромагнитов при включении или выключении муфты подается с контактных колец через соответствующий выключатель.
Недостатком указанной муфты является сложность и громоздкость конструкции и, как следствие, ее невысокая функциональная надежность. Наличие контактных колец также отрицательно сказывается на надежности муфты.
Известна также электромагнитная муфта (патент RU №2084719 кл. F16D 27/00, 27/09. Опубл. 20.07.97. Бюл. №20), содержащая выполненный из магнитопроводящего материала корпус с кольцевым пазом на внутренней поверхности, обмотку, расположенную в нем, ведущий и ведомый валы, установленные в корпусе, втулку, закрепленную на ведущем валу, и спиральный ленточный магнитопровод. Муфта снабжена дополнительной втулкой, закрепленной на ведомом валу и выполненной из магнитопроводящего материала. Основная втулка также выполнена из магнитопроводящего материала. Спиральный ленточный магнитопровод расположен внутри основной втулки, один конец которого закреплен у торца последней. При этом его свободный виток расположен вокруг дополнительной втулки с возможностью самозатягивания на ней при вращении ведущего вала. Ведущий и ведомый валы установлены в корпусе на подшипниках, закрыты подшипниковыми крышками, соединенными со щитами, прикрепленными к корпусу.
Муфта отличается простотой конструкции. Однако, невысокая механическая прочность на разрыв ленточного магнитопровода ограничивает применение муфты в условиях резко изменяющихся нагрузок на ведомом валу.
Наиболее близким к заявляемому аналогом является электромагнитная муфта (а.с. СССР №524937 кл. F16D 27/00. Опубл. 15.08.76. Бюл. №30), содержащая кольцевой корпус-магнитопровод с обмоткой возбуждения, в полости которого установлен с возможностью осевого перемещения подпружиненный полый якорь, охватывающий соосно расположенные ведущий и ведомый валы, а также узел их сцепления. Узел сцепления выполнен в виде цангового зажима с конусным поднутрением в якоре и цангой с соответствующим наружным конусом, закрепленной на конце ведущего вала и охватывающей конец ведомого вала.
Данная электромагнитная муфта относительно простой конструкции имеет своим недостатком невысокий передаваемый момент из-за проскальзывания узла сцепления вследствие нестабильности силы трения между ведомым валом и охватывающей его цангой. Объясняется это тем, что сила трения, благодаря которой передается крутящий момент от ведущего вала к ведомому, сильно зависит от изменения напряжения питания и величины торцевого зазора между якорем и корпусом-магнитопроводом.
Другим недостатком является ударное включение муфты, связанное с мгновенным втягиванием якоря внутрь корпуса-магнитопровода и резкого увеличения тягового усилия по мере уменьшения зазора между якорем и корпусом-магнитопроводом.
Технический результат, полученный при реализации полезной модели, заключается в увеличении передаваемого муфтой крутящего момента с обеспечением плавности ее включения и выключения.
Достигается это тем, что в электромагнитной муфте, содержащей корпус, магнитопровод с обмоткой возбуждения, подпружиненный полый якорь, установленный с возможностью осевого перемещения и охватывающий ведомый вал, ведущий вал, размещенный соосно ведомому, и узел их сцепления, новым является то, что узел сцепления выполнен в виде кулачковой муфты, одна из полумуфт которой жестко закреплена на ведущем валу, а другая установлена с возможностью осевого перемещения на ведомом валу и кинематически связана с якорем, при этом якорь выполнен в виде ступенчатого цилиндра, ступень большего диаметра которого установлена с заданным зазором относительно корпуса, а на боковой поверхности указанной ступени выполнена, по крайней мере, одна кольцевая канавка заданных формы и размеров.
В предлагаемом исполнении узла сцепления выступы кулачков одной полумуфты, западая во впадины кулачков другой, создают жесткую кинематическую связь, исключающую взаимное их проскальзывание. Это позволяет передавать больший крутящий момент при одинаковых с прототипом габаритах электромагнитной муфты. Выполнение на боковой поверхности ступени большего диаметра якоря, по крайней мере, одной кольцевой канавки заданных формы и размеров и заданного зазора между боковой поверхностью указанной ступени и корпусом обеспечивает дозированный массовый расход воздуха из полости, ограниченной одним торцем ступени, в полость, ограниченную другим торцем, что позволяет уменьшить скорость перемещения якоря, а следовательно, и силу динамического удара.
На фигуре показан продольный разрез электромагнитной муфты.
Муфта содержит закрепленные между собой полый корпус 1 и крышку 2 в виде стакана, в которой установлена кулачковая полумуфта 3, жестко связанная с ведущим валом 4. В полость корпуса 1 помещен электромагнит, состоящий из магнитопровода 5, обмотки возбуждения 6 и полого сердечника 7.
Ведомый вал 8, установленный в корпусе 1 с возможностью свободного вращения, опирается на гильзу 9, впрессованную в конец ведущего вала 4.
На ведомом валу 8 установлены имеющие возможность осевого перемещения кулачковая полумуфта 10 с возвратной пружиной 11 и ступенчатый якорь 12, на боковой поверхности большего диаметра которого выполнена кольцевая канавка 13. При этом ступенчатый якорь 12 имеет возможность силового взаимодействия с пружиной 11 через кулачковую полумуфту 10, ограниченной от вращения относительно ведомого вала 8 шпонкой 14.
Форма и размеры канавки 13, а также величина зазора Δ между внутренней поверхностью корпуса 1 и боковой поверхностью ступени большего диаметра якоря 12 выполнены таким образом, чтобы при движении якоря обеспечить необходимый массовый расход воздуха через указанный зазор Δ.
Электромагнитная муфта работает следующим образом.
В исходном положении муфты подвижная полумуфта 10 и якорь 12 удерживаются в крайнем левом положении действием пружины 11. При этом ведущий вал 4 и ведомый вал 8 могут свободно вращаться относительно друг друга.
При подаче напряжения на обмотку возбуждения 6 магнитный поток, замыкаясь через магнитопровод 5, сердечник 7 и якорь 12, создает усилие, которое, преодолевая усилие пружины 11, притягивает якорь 12 к торцевой поверхности магнитопровода 5, а полумуфта 10, перемещающаяся вдоль вала 8,
входит своими кулачками в зацепление с кулачками неподвижной полумуфты 3, в результате чего между ними создается жесткая кинематическая связь, обеспечивающая передачу крутящего момента от ведущего вала 4 к ведомому 8.
После снятия напряжения с обмотки возбуждения 6 подвижная полумуфта 10 и толкаемый ею якорь 12 под действием сжатой пружины 11 воз вращаются в исходное положение и кинематическая связь между валами 4 и 8 разрывается.
Каждая перестановка якоря 12 из одного положения в другое сопровождается перетеканием воздуха через зазор Δ из полости А в полость Б или обратно в зависимости от направления его перемещения. При этом в кольцевой канавке 13, выполняющей функцию лабиринтного уплотнения, происходит завихрение воздушного потока из-за чего его массовый расход через зазор Δ будет дозированным, что обеспечивает демпфирование удара при переключениях муфты.