29400

Назначение и конструктивные особенности электромагнитных муфт и тормозов буровых установок

Доклад

Производство и промышленные технологии

Электромагнитные муфты скольжения. Частота вращения n2 n1 ведомого вала 1 зависит от тока возбуждения муфты и момента сопротивления на этом валу. Рассмотрим процесс разгона муфты. Пусть момент сопротивления Mc на ведомом валу муфты равен номинальному МНОМ и приводной двигатель вращает ведущую часть со скоростью n1.

Русский

2013-08-21

118.5 KB

26 чел.

Назначение и конструктивные особенности электромагнитных муфт и тормозов буровых установок.

Электромагнитные муфты скольжения.

      Электромагнитная муфта скольжения (ЭМС) (рис. 3, а) содержит две вращающиеся части – цилиндрический якорь 2 и индуктор 4, механически не связанные между собой. Одна из частей ЭМС закреплена на ведущем валу 6, а другая - на ведомом валу 1. Якорь ЭМС представляет собой магнитопровод, выполненный или стальным сплошным или из шихтованной электротехнической стали, с размещенной на нем обмоткой.

      Индуктор, на котором расположена обмотка возбуждения 3, изготавливается сплошным стальным и образует полюсную систему. Постоянный ток к обмотке возбуждения 3 подводят через контактные кольца 5.

    При вращении приводным двигателем ведущего вала 6 с частотой n1 и отсутствии тока в обмотке возбуждения 3 ведомый вал 1 остается неподвижным. При подаче постоянного тока в обмотку возбуждения 3 возникает магнитный поток, который наводит в якоре 2 переменную ЭДС. В результате взаимодействия тока якоря 2 с магнитным потоком полюсов индуктора 4 возникает электромагнитный момент, под действием которого ведомый вал 1 начинает вращаться в ту же сторону, что и ведущий. Величина вращающего момента зависит от частоты вращения якоря относительно индуктора и тока возбуждения Iв. Частота вращения n2<n1 ведомого вала 1 зависит от тока возбуждения муфты и момента сопротивления на этом валу. Механические характеристики ЭМС показаны на рис. 3, б. При увеличении тока возбуждения механические характеристики будут смещаться вправо.

   а)                                                         б)

               

Рис. 3. Электромагнитная муфта скольжения:

а – устройство; б – механические характеристики.

 

  Рассмотрим процесс разгона муфты.

    Пусть момент сопротивления Mc на ведомом валу муфты равен номинальному МНОМ и приводной двигатель вращает ведущую часть со скоростью n1. При плавном увеличении тока возбуждения Iв будет плавно нарастать и момент вращения М, развиваемый муфтой, и механическая характеристика будет плавно смещаться вправо. Пока моменты M<Mc, то ведомая часть будет неподвижной (n2 = 0). При некотором токе возбуждения (назовем этот ток возбуждения пусковым Iв.пуск),  момент, развиваемый муфтой, будет равным номинальному и сравняется с моментом сопротивления Мсном. Механическая характеристика для этого случая показана на рис. 3, б пунктиром. Если продолжать повышать ток возбуждения, то вращающий момент муфты превысит момент сопротивления M>Mc и ведомая часть муфты начнет вращаться со скоростью n2. При плавном увеличении тока возбуждения от Iв.пуск до Iв.ном скорость вращения ведомой части муфты (а следовательно и рабочей машины) n2 будет плавно увеличиваться от 0 до nном. Если в процессе пуска и разгона муфты ток возбуждения увеличивается так, что соблюдается условие для момента муфты М (М=Мс=const), то процесс пуска и разгона муфты можно изобразить графически в виде двух прямых: сначала горизонтальной прямой ГП, соответствующей изменению момента муфты от 0 до Мномс и неподвижной ведомой части (n2=0), а затем вертикальной прямой ВП, соответствующей изменению скорости ведомой части от 0 до nном при номинальном моменте муфты (рис. 3, б).

    Если же требуется быстрый (форсированный) разгон муфты (рабочей машины), то момент, развиваемый муфтой, должен быть больше момента сопротивления. Это достигается более быстрым изменением тока возбуждения. Процесс пуска в этом случае остается плавным. Процессу форсированного разгона муфты соответствует пунктирная кривая ФР на рис. 3, б.

    Для  получения тормозных свойств ЭМС достаточно закрепить неподвижно одну из частей муфты (обычно индуктор), вторая часть (обычно якорь) связана с валом, который следует тормозить. В момент торможения включается ток возбуждения, так как скольжение при этом максимальное, тормозной момент достигает 2 – 3 кратных значений номинального  момента муфты. По мере снижения частоты вращения, тормозной момент уменьшается и к концу торможения становится равным нулю (S=0). Энергия торможения выделяется в якоре, который следует интенсивно охлаждать. Электромагнитный тормоз имеет специальную конструкцию, отличающуюся от конструкции электромагнитной муфты.

          

2.3.2. Индукционные электромагнитные муфты.

Индукционная электромагнитная муфта является разновидностью муфты скольжения и отличается конструкцией якоря, который выполнен из массивного стального сердечника. В этом сердечнике при вращении якоря в магнитном поле будут наводится большие вихревые токи. Взаимодействие этих токов с полем индуктора создает вращающий момент. По конструкции проще и надежнее муфты скольжения, но они имеют более низкий КПД, т.к. часть энергии идет на нагрев массивного якоря вихревыми токами. Свойства индукционных муфт аналогичны свойствам муфт скольжения.

2.3.3. Электропорошковые муфты.

Устройство электромагнитной порошковой муфты (ЭПМ) показано на рис. 4, а.

    В воздушном зазоре между двумя вращающимися частями муфты (ведущей 1 и ведомой 2) помещен железный ферромагнитный зернистый порошок 3, смешанный с сухим (тальк, графит) или жидким (трансформаторное масло) наполнителем.

    Сердечник индуктора 4 с обмоткой возбуждения 5 неподвижен и конструктивно отделен от ведущей части воздушным зазором 6. Следовательно, ни на ведущей, ни на ведомой частях ЭПМ нет обмоток, что повышает надежность муфты из-за отсутствия скользящих контактов.

    Принцип работы ЭПМ заключается в следующем.

    Когда в обмотку возбуждения 5 индуктора 4 подается ток Iв, то образуется магнитное поле, силовые линии которого замыкаются через сердечники подвижной 1 и неподвижной 2 частей муфты, и зазор 3 с наполнителем между ними. Под действием магнитного поля ферромагнитные зерна и располагаются вдоль силовых линий, т.е. поперек воздушного зазора. Вязкость среды между ведущей и ведомой частями резко возрастает. Появляется тангенциальная сила, обеспечивающая сдвиг ведомой части муфты относительно ведущей и создание вращающего момента. Чем больше ток возбуждения, тем больший момент может передать муфта (рис. 4, б).

  а)                                 б)                                     в)

                          

Рис. 4. Электромагнитные порошковая муфта и тормоз:

а – конструктивная схема; б – зависимость момента муфты от тока возбуждения;      г – механическая характеристика электромагнитного порошкового тормоза         ТЭП-4500.

Если момент сопротивления на ведомом валу превысит максимальный момент развиваемый муфтой, то начнется проскальзывание  ведомой части относительно ведущей, что приведет к нагреву порошка и при температуре около 300 ºС его объем резко увеличится и может произойти заклинивание муфты. Поэтому электромагнитные муфты следует интенсивно охлаждать.

    Механическая характеристика ЭПМ является жесткой, и момент, передаваемый ЭПМ при неизменном токе возбуждения, практически не зависит от частоты вращения.

    Для получения тормозных свойств достаточно закрепить неподвижно одну из частей ЭПМ, а другую связать с валом, который необходимо тормозить. В момент начала торможения включается обмотка возбуждения, что вызывает затягивание ферромагнитной смеси в зазор и появление тангенциальной силы, тормозящей вал. Энергия торможения выделяется в виде тепла, поэтому электропорошковый тормоз необходимо интенсивно охлаждать.

    У электромагнитного порошкового тормоза при изменении частоты вращения вала от 0 до 100 об/мин момент практически не меняется. Дальнейшее увеличение частоты вращения вала приводит к уменьшению тормозного момента на 20-30 % из-за действия центробежных сил на частицы порошка (рис. 4, в).


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

65996. Бюджетный дефицит, его виды 81.16 KB
  Бюджетный дефицит это сумма на которую ежегодные расходы бюджета превосходят его доходы. Бюджетный дефицит и государственный долг тесно взаимосвязаны. Ежегодный дефицит может покрываться либо за счет роста государственного долга либо путем эмиссии денег.
65997. Внешний долг зарубежных стран (Франция, Германия, США, Франция, Япония, Англия) 199.44 KB
  По состоянию на 31 декабря 2009 года внешний долг США брутто составлял 13 триллионов долларов. По состоянию на 16 января 2011 года, долг составил 14 триллионов долларов. По состоянию на 30 декабря 2011 года, долг составил 15 триллионов долларов...
65998. Система инвестиционных рейтингов 23.12 KB
  Появление в России вместо одного и единственного инвестора государства множества самостоятельных хозяйствующих субъектов и потенциальных инвесторов а также приход на российский рынок иностранных инвесторов обусловили потребность в оценках инвестиционной привлекательности регионов России.
65999. Глобализация финансов 37.71 KB
  Глобализация - это процесс всевозрастающего воздействия различных факторов международного значения (например, тесных экономических и политических связей, культурного и информационного обмена) на социальную действительность в отдельных странах.
66000. Региональные финансы омской области 46.5 KB
  Одной из важнейших составных частей финансовой системы государства являются региональные финансы которые охватывают региональные бюджеты административно-территориальных единиц и финансы субъектов хозяйствования используемые для удовлетворения потребностей регионов.
66001. Казначейство: функции, цели и механизм функционирования 20.59 KB
  В России переход к казначейскому исполнению бюджета начался в 1992 г. исполнение бюджета в нашей стране было банковским. Чем отличаются эти две формы исполнения бюджета При банковском исполнении бюджета средства...
66002. Золотовалютный резерв РФ 2009-2011 146.67 KB
  Золотовалютные резервы Российской Федерации представляют собой высоколиквидные финансовые активы находящиеся в распоряжении Банка России и Минфина России. Управление резервами Банк России осуществляет в соответствии с действующим...
66003. Организация экономического сотрудничества и развития (ОЭСР) 24.2 KB
  ОЭСР была образована в 1961 году по инициативе США на базе Организации европейского экономического сотрудничества которая координировала американскую и канадскую помощь пострадавшим от Второй мировой войны европейским странам в рамках плана Маршалла.