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

29 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

64302. ПІДВИЩЕННЯ ЕКСПЛУАТАЦІЙНОЇ НАДІЙНОСТІ ТРУБНИХ І ШТАНГОВИХ КОЛОН ДЛЯ БУРІННЯ ТА ВИДОБУВАННЯ НАФТИ І ГАЗУ 3.89 MB
  Проблема підвищення експлуатаційної надійності трубних і штангових колон для буріння та видобування нафти та газу нерозривно повязана з проблемою оцінки їх навантажування. Особливістю роботи елементів трубних і штангових колон є надзвичайно складний характер навантажування...
64303. ЕКОНОМІЧНА ВЛАДА ЯК ФАКТОР РОЗПОДІЛУ ДОХОДІВ 328.5 KB
  Процес розподілу доходів є складною соціальноекономічною проблемою оскільки зачіпає інтереси всіх економічних суб'єктів. Економічне та соціальне значення проблеми розподілу доходів зумовлено впливом на рівень стимулювання продуктивної економічної поведінки макроекономічну рівновагу соціальну напруженість.
64304. КОНЦЕПЦІЯ ІНФОРМАЦІЙНОГО РОЗВИТКУ ТРАНСПОРТНИХ СИСТЕМ 308 KB
  Транспортні системи, технології, машини, шляхи сполучення та багато інших підсистем та ланок, що забезпечують надання транспортних послуг населенню та організаціям, можна визначати як багаторівневу транспортну інфраструктуру.
64305. Процес високоточного вимірювання параметрів джерел електромагнітного випромінювання за допомогою малобазових пасивних радіотехнічних систем 15.73 MB
  Бурхливий розвиток нових технологій в галузях радіотехніки обчислювальної техніки і програмного забезпечення тенденція ускладнення структури сигналів джерел електромагнітного випромінювання ДЕВ підвищення їх скритності та ущільнення радіочастотного ресурсу...
64306. Лісівничо-селекційна оцінка півсібсових і сібсових потомств сосни звичайної в умовах західного полісся 248 KB
  Мета – вивчити мінливість вегетативних і насінних потомств сосни звичайної в умовах Західного Полісся за біометричними показниками, виявити ядерцеві характеристики меристем та на їх основі опрацювати методичні можливості проведення генетико-селекційної оцінки плюсових дерев і ранньої діагностики росту їх потомств.
64307. Розробка інформаційної технології в задачах гідрохімічного моніторингу 1.06 MB
  Метою роботи є розробка інформаційної технології територіального гідрохімічного моніторингу питної води. Обєктом дослідження є гідрохімічні процеси та показники стану питної води техногенно навантажених регіонів.
64308. ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ЕКСПЛУАТАЦІЇ КОМПРЕСОРНИХ СТАНЦІЙ ШЛЯХОМ ВДОСКОНАЛЕННЯ КОНСТРУКТИВНИХ ЕЛЕМЕНТІВ ГАЗОПЕРЕКАЧУВАЛЬНИХ АГРЕГАТІВ 772.5 KB
  Безперебійне перекачування природного газу неможливе без ефективної і надійної роботи газоперекачувальних агрегатів ГПА. В Україні Алжирі Росії та інших країнах налічуються тисячі одиниць ГПА різного типу потужності і конструкцій.
64309. АВТОМАТИЗАЦІЯ ПРОЦЕСУ УПРАВЛІННЯ ВИДОБУВНИМИ КОМБАЙНАМИ НА ОСНОВІ МОДЕЛЮВАННЯ РОБОТИ ШНЕКА 229 KB
  Це призводить до того що видобувні комбайни на тонких шарах при автоматичному управлінні працюють із заштибовкою шнека. Таким чином наукова задача дисертаційної роботи полягає у створенні інтегральної моделі яка описує процеси формування навантаження на шнеку та...
64310. МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСІВ САМООРГАНІЗАЦІЇ В СОЦІАЛЬНО-ЕКОНОМІЧНИХ СИСТЕМАХ 1.19 MB
  В економічній теорії відбувається перехід до нової парадигми розвитку, що ґрунтується на інформації; змінюються погляди на простір і час. В інформаційній економіці провідну роль відіграє людський фактор, а отже, змінюються вимоги до побудови нових відносин у суспільстві.