Электромагнитные сцепления

Электромагнитные сцепления с автоматизированным управлением

Электромагнитные сцепления позволяют автоматизировать управление сцеплением. На рисунке, в качестве при­мера приведена схема электромагнитного сцепления.

Электрическая схема управления электромагнитного сцепления.

Нажимной диск 3 жестко связан с сердечником электромагнита 5.  Якорь электро­магнита 4 жестко соединен с кожу­хом 2 сцепления. При возбуждении обмотки сердечник 5 электромагнита притягивается к якорю 4 и зажимает ведомый диск 1 сцепления между ма­ховиком и нажимным диском. При размыкании тока сердечник оттяги­вается от якоря пластинчатыми пружинами. Сила, с которой ведомый диск зажимается между маховиком и нажимным диском, зависит от силы тока в обмотке электромагнита. В момент трогания автомобиля с места на первой передаче или на заднем ходу переключатель 8 (б), установленный на рычаге переключения коробки передач, выклю­чается.

Независимое питание обмотки возбуждения генератора 7 обеспечивается от аккумуляторной батареи. В процессе трогания автомобиля с места число оборотов двигателя, а следовательно, и генератора, постепенно увеличивается; соответственно возрастает сила тока, вырабатываемого генератором и поступающего в обмотки электромагнита сцепления

14, а значит и сила, зажимающая ведо­мый диск сцепления. Автомобиль плавно трогается с места.

Быстрота нарастания тока, а, следовательно, и плавность трога­ния с места зависят от величины сопротивлений R₂ и Rз. Первое из них регулируется при наладке механизма, а второе может вклю­чаться или выключаться переключателем 9 водителем в зависимости от эксплуатационных условий трогания с места. При переключении передач на ходу автомобиля переключатель 8 включается, и ток от аккумуляторной батареи проходит не только через обмотку возбуждения генератора 7, но и через обмотку его якоря. При этом ток, поступающий в обмотки электромагнита сцепления 14

, нарастает интенсивнее, и сцепление включается более резко.

В случае неисправности генератора с помощью переключателя 11 можно перейти на питание электромагнита сцепления 14 от акку­муляторной батареи. При больших углах открытия дроссельной заслонки контакты 12 замыкаются, сопротивление R1 выключается и сила, сжимающая ведомый диск, увеличивается. Сцепление выключается при автоматическом размыкании контактов 13 в соответствую­щих положениях рычага переключения коробки передач.

Контакты 10 управляются от реле обратного тока и обеспечивают возможности зарядки аккумуляторной батареи, когда напряжение генератора достигает достаточной величины. Одновременно генера­тор переходит на режим самовозбуждения.

При включении храповой муфты 6 (а) можно в случае разрядки аккумуляторной батареи пускать двигатель буксировкой автомобиля.

С износом фрикционных накладок ведомого диска сцепления уве­личивается воздушный зазор между якорем и сердечником электромагнита, а следовательно, увеличиваются и потери в магнитопроводе.

Для нормальной работы сцепления необходимо регулировать электрические сопротивления в соответствии с износом накладок.

Мощность потребляемого электромагнитным сцеплением тока составляет 25—40 Вт. Ток даже при относительно малых числах оборотов идет от генератора и аккумуляторная батарея не разря­жается. Расчет электромагнитных сцеплений приводится в специаль­ной литературе.

Регулировка электромагнитного сцепления

Регулировка сцепления применяется главным образом для того, чтобы в эксплуатации иметь возможность поддерживать зазор в установленных пределах. Для этого обычно регулируют длину тяг привода от педали с проверкой зазора по свободному ходу педали.

В сцеплениях с центральной пружиной

часто предусматривают, кроме того, регулировку силы нажатия пружины по размеру А с установлением этого размера регулировочными прокладками 5.

При сборке сцепления регулируют одновременность нажатия на все рычажки при соприкосновении с муфтой.

4. Электромагнитное порошковое сцепление

Электромагнитное порошковое сцепление (рисунок 4.1) постоянно выключено и относится к сцеплениям с автоматизированным управлением, у которых педаль сцепления отсутствует. Оно получило некоторое распространение на автомобилях особо малого и малого классов. Сцепление состоит из трех основных частей: ведущей части 1, которой является маховик с прикрепленными к нему болтами магнитопроводами; присоединенного к картеру сцепления неподвижного корпуса 2 с запрессованным в него магнитопроводом с обмоткой возбуждения 3, и ведомой части 4 из немагнитного материала, передающей крутящий момент на первичный вал коробки передач. Части сцепления (магнитопровды) разделены воздушными зазорами А, Б и В. При отсутствии тока в обмотке возбуждения 3 между ведущей и ведомой частями сцепления силовой связи нет и сцепление выключено.

Рисунок 4. 1 – Схема электромагнитного порошкового сцепления: А, Б, В – зазоры, 1 – ведущая часть; 2 – неподвижный корпус; 3 – обмотка возбуждения; 4 – ведомая часть

Когда к обмотке возбуждения подводится электрический ток, вокруг нее возникает замкнутый кольцевой магнитный поток, показанный стрелками. Магнитный поток проходит через зазоры А, Б и В, в результате чего силовое взаимодействие элементов сцепления ничтожно мало, но оно возрастает во много раз, если зазоры заполнить специальным ферромагнитным порошком, обладающим высокими магнитными свойствами. Этим порошком заполнен зазор А между ведущей и ведомой частями сцепления. При прохождении магнитного потока через порошок его частицы притягиваются друг к другу и магнитопроводам ведущей и ведомой частей, создавая силовое взаимодействие между ними. Силовая связь зависит от силы тока в обмотке возбуждения. При малой силе тока сцепление пробуксовывает, что обеспечивает плавность трогания автомобиля.

При увеличении силы тока буксование уменьшается до полной блокировки ведущих и ведомых частей и сцепление включается.

Основное достоинство такой конструкции заключается в том, что управление сцеплением можно перенести с ножного (с педали сцепления) на ручной вариант управления.

5. Конструкции фрикционных сцеплений

5.1. Сцепление с диафрагменной нажимной пружиной

На рисунке 5.1 показано фрикционное однодисковое сцепление с диафрагменной нажимной пружиной. Сцепление с маховиком 2 двигателя расположено в литом картере 1, закрепленном на заднем торце блока цилиндров двигателя.

Сцепление состоит из ведущих деталей: кожуха 12, прикрепленного болтами к маховику двигателя, и нажимного диска 4, соединенного с кожухом тремя упругими пластинами 2 (рисунок 5.2) с помощью заклепок 3 и 4, и ведомых деталей: ведомого диска с фрикционными накладками и ведомого вала.

Маховик двигателя, кожух и нажимной диск вращаются с частотой коленчатого вала двигателя. Кроме того, нажимной диск за счет упругости соединительных пластин имеет возможность перемещаться в осевом направлении.

Ведомый диск расположен между нажимным диском и маховиком двигателя. Он соединен со ступицей 19 через пружинно-фрикционный демпфер (гаситель) крутильных колебаний.

У подавляющего большинства автомобилей картер коробки передач присоединяется непосредственно к картеру сцепления 1, и ступица ведомого диска соединена с первичным валом коробки передач 8 шлицевым соединением, а ведомый вал сцепления отсутствует.

Передний конец первичного вала коробки передач установлен на роликоподшипнике в выточке маховика двигателя, а задний конец – на шарикоподшипнике в картере коробки передач.

Кроме ведущих и ведомых деталей, в сцеплении выделяют группу деталей, осуществляющих его включение-выключение: диафрагменную пружину 6, муфту 10 выключения сцепления с выжимным подшипником 7 и вилку 13 выключения сцепления, и привод сцепления.

Рисунок 5.1 – Однодисковое фрикционное сцепление:

1 – картер сцепления; 2 – маховик двигателя; 3 – фрикционные накладки ведомого диска; 4 – нажимной диск; 5 – опорные кольца; 6 – диафрагменная пружина; 7 – выжимной подшипник; 8 – первичный вал коробки передач; 9 – поролоновые кольца; 10 – муфта выключения сцепления; 11 – шаровая опора вилки; 12 – кожух; 13 – вилка; 14 – шток рабочего цилиндра; 15 – соединительная пластина; 16 – рабочий цилиндр; 17 – штуцер прокачки; 18 – пружина демпфера крутильных колебаний; 19 – ступица ведомого диска

Включение сцепления осуществляется под действием силы, создаваемой нажимной пружиной (пружинами), а выключение – в результате преодоления этой силы при воздействии на педаль сцепления и через привод – на муфту выключения сцепления и пружину (пружины).

Рисунок 5. 2 – Корзина сцепления: 1 – диафрагменная пружина; 2 – упругая пластина крепления нажимного диска к кожуху сцепления; 3 и 4 – заклепки крепления пружины к нажимному диску и кожуху

Диски сцепления сжимаются диафрагменной нажимной пружиной 6, разрезанной на лепестки (см. рисунок 5.2, поз. 1), которые выполняют функции рычагов выключения сцепления. Она установлена между кожухом 12 и нажимным диском 4 и зажата почти в полностью распрямленном состоянии между двумя опорными кольцами 5, закрепленными штифтами (или заклепками), расклепанными на кожухе. Наружным краем пружина опирается на выступ нажимного диска и благодаря своей упругости перемещает его в осевом направлении к маховику, зажимая ведомый диск с необходимым усилием.

Муфта 10 выключения сцепления с выжимным подшипником 7 установлена на втулке, по которой может перемещаться вилкой 13 выключения сцепления, шарнирно установленной на шаровой опоре 11, закрепленной в картере сцепления. Вилка входит в выточки муфты выключения сцепления и соединяется с ней фиксирующей пружиной. Наружный конец вилки, выходящий наружу через люк картера, соединен со штоком 14 рабочего цилиндра 16 гидропривода выключения сцепления. В исходное положение механизм включения-выключения сцепления устанавливается с помощью оттяжной пружины вилки (см. рисунок 8.4, поз. 10).

а) б)

Рисунок 5.3 – Корзины сцеплений:

1 – кожух; 2 – диафрагменная пружина; 3 – упорный фланец выключения сцепления; 4 – штифты (или заклепки) крепления опорных колец диафрагменной пружины к кожуху сцепления

Вилка 13 перемещает вперед по втулке муфту 10, которая через выжимной подшипник 7 воздействует на лепестки диафрагменной пружины непосредственно (рисунок 5.3, а) или через упорный фланец выключения сцепления (рисунок 5. 3, б). Как правило, упорный фланец соединяется с кожухом сцепления упругими соединительными пластинами, позволяющими фланцу перемещаться в осевом направлении (рисунок 5.4). К фланцу приклеивается фрикционное кольцо, которое обеспечивает вращение наружной обоймы выжимного подшипника при выключении сцепления.

Выжимной подшипник муфты выключения сцепления выполняют закрытым и герметичным. Смазочный материал в него закладывают при сборке.

Надежная передача крутящего момента сцеплением во включенном состоянии без пробуксовывания ведомых дисков обеспечивается достаточной силой трения между трущимися поверхностями, которая зависит от усилия, создаваемого нажимными пружинами.

Рисунок 5.4 – Корзина: 1 – кожух; 2 – упругая пластина; 3 – упорный фланец выключения сцепления

В процессе эксплуатации автомобиля в результате износа фрикционных накладок нажимной диск перемещается в сторону маховика, изменяя жесткость пружин сцепления. В сцеплениях с периферийными цилиндрическими пружинами, которые имеют линейную характеристику упругости 2 (рисунок 5.5), это приводит к снижению нажимного усилия и передаваемого момента трения вплоть до наступления пробуксовывания сцепления.

В сцеплениях с диафрагменной пружиной, которая имеет нелинейную характеристику упругости 1, нажимное усилие при износе накладок поддерживается примерно постоянным. Для выключения сцепления с диафрагменной пружиной необходимо существенно меньшее усилие, чем для сцепления с периферийными пружинами (см. на рисунке 5.5 различие в ординатах Рпр2 и Р^‘пр2 при одинаковой деформации ƒ2).

Рисунок 5.5 – Характеристики упругости пружин: 1 – диафрагменной; 2 – цилиндрической

Быстрое и полное отсоединение двигателя от трансмиссии (чистота выключения сцепления) необходимо для безударного переключения передач. Это достигается получением гарантированного зазора между поверхностями трения при полностью выжатой педали сцепления, что обеспечивается принудительным отведением нажимного диска (от ведомого) на определенное расстояние с помощью рычагов выключения или специальных пружин. В сцеплениях с периферийными пружинами для достижения чистоты выключения число нажимных пружин должно быть кратно числу рычагов выключения, что исключает перекос нажимного диска.

Для двухдисковых сцеплений имеются специальные рычажные или пружинные устройства для принудительного перемещения среднего ведущего диска в положение, при котором оба ведомых диска будут находиться в свободном состоянии (рисунок 5.6).

В рычажном устройстве (рисунок 5.6, а), установленном на среднем ведущем диске, винтовая цилиндрическая пружина кручения при выключении сцепления поворачивает равноплечий рычаг. Рычаг, упираясь своими концами в нажимной диск и маховик, устанавливает средний ведущий диск на одинаковом расстоянии от маховика и нажимного диска.

В пружинных устройствах между маховиком и средним ведущим диском расположены отжимные пружины. Величину необходимого перемещения S среднего диска при выключении сцепления под действием этих пружин устанавливают:

— с помощью штоков, расположенных между средним диском и кожухом (рисунок 5.6, б). Штоки, выполненные заодно с шипами, закреплены гайками на среднем диске сцепления. На противоположные концы штоков надеты разрезные кольца, которыми штоки при выключении сцепления упираются в упорные планки, соединенные болтами с кожухом сцепления;

— с помощью регулировочных болтов, ввернутых в кожух сцепления и застопоренных контргайками (рисунок 5.6, в).

При полностью выключенном сцеплении (полностью отведенном нажимном диске) зазор ∆н между трущимися поверхностями в однодисковых сцеплениях составляет 0,75…1,0 мм, в двухдисковых – 0,5…0,6 мм, а в многодисковых – 0,25…0,30 мм, ход нажимного диска не превышает 1,5…2,0 мм у однодисковых и 2,0…2,5 мм у двухдисковых сцеплений.

Плавность включения сцепления диктуется необходимостью снижения динамических нагрузок в трансмиссии при трогании автомобиля с места и переключении передач, что достигается постепенным отпусканием педали сцепления при включении, а также обеспечивается податливостью ведомого диска.

Рисунок 5.6 – Механизмы, обеспечивающие гарантированный зазор между поверхностями трения:

а – рычажный; б – со штоком и отжимной пружиной;

в – с регулировочным болтом и отжимной пружиной; S – рабочий зазор

На плавность включения сцепления также оказывает влияние упругость элементов в механизме выключения. С этой точки зрения сцепление с диафрагменной пружиной, у которой податливые лепестки выполняют функции рычагов выключения, предпочтительнее, чем сцепление с периферийными пружинами, у которого выключение осуществляется жесткими рычагами.

Динамические нагрузки, возникающие в трансмиссии, могут быть пиковыми (единичными) и периодическими.

Пиковые нагрузки возникают при резких изменениях угловых скоростей валов трансмиссии, например при резком включении сцепления броском педали, торможении автомобиля с включенным сцеплением или движении по неровным дорогам.

При резком включении сцепления уменьшается угловая скорость коленчатого вала двигателя ωе и на трансмиссию передается повышенный крутящий момент Мс, который ее закручивает:

Мс = Мe + Је ∙ (dωе / dt),

где Је и (dωе / dt) – соответственно, момент инерции и ускорение вращающихся частей двигателя.

Для исключения поломок в трансмиссии сцепление ограничивает пиковые нагрузки путем пробуксовывания ведомого диска.

Периодические нагрузки возникают в результате неравномерности вращения коленчатого вала двигателя и передаваемого в трансмиссию автомобиля крутящего момента, что вызывает крутильные колебания. Они могут привести к появлению резонанса – резкого повышения уровня амплитуд крутящих моментов и напряжений в деталях трансмиссии. Для снижения уровня крутильных колебаний в конструкцию ведомого диска сцепления (или маховика двигателя) включают специальные демпферы (гасители) крутильных колебаний, которые преобразуют энергию колебаний в теплоту.

Кроме того, демпферы, изменяя жесткость трансмиссии, не допускают возможности наступления резонанса в трансмиссии, выводя резонансные частоты за область рабочих частот двигателя.

Сцепления балансируют в сборе с маховиком двигателя. Допустимый дисбаланс сцепления в сборе при динамической балансировке 0,2…0,8 Н∙см (в зависимости от размеров сцепления), а дисбаланс нажимного диска – 0,10… 0,25 Н∙см. Балансировка нажимного диска достигается высверливанием металла по ободу, а ведомого диска – приклепыванием к нему балансировочных грузиков.

Применение электромагнитной муфты — плюсы и минусы

Здесь вы можете получить Применение электромагнитной муфты . Электромагнитная муфта работает за счет электрического привода, но передает крутящий момент механически. Когда ток протекает через катушку сцепления, катушка становится электромагнитом и создает линии магнитного потока, как только якорь сцепления и ротор входят в зацепление, блокировка составляет 100%.

Электромагнитная муфта представляет собой муфту, которая включается и выключается электромагнитным приводом. Электромагнитная муфта работает электрически, но передает крутящий момент механически. Поэтому он известен как электромагнитная муфта. И различные муфты, модифицированные и сконструированные из электромагнитных муфт. В электромагнитной муфте маховик состоит из обмотки. Ток подается на обмотку от аккумулятора или динамо-машины.

Содержание

Применение электромагнитной муфты

• Электромагнитные муфты используются в приводах конвейеров, копировальных машинах и газонокосилках.
• А также используется в упаковочном оборудовании, оборудовании для пищевой промышленности, полиграфическом оборудовании и автоматизации производства.
• Их можно использовать на дальних расстояниях, поскольку теперь им больше не требуется рычажный механизм для приведения в действие сцепления.
• Электромагнитная муфта, используемая в печатном оборудовании, приводах конвейеров, копировальных машинах и автоматизации производственных предприятий.
• В автомобиле заменяет педаль сцепления с помощью кнопки быстрого переключения передач.
• Муфта EM меньшего размера используется для создания давления в компрессоре системы кондиционирования воздуха.

Что такое сцепление?

Сцепление играет важную роль в передаче мощности между двигателем и коробкой передач. Он используется для переключения передач, чтобы увеличить или уменьшить скорость автомобиля. Сцепление используется для отключения двигателя и коробки передач для переключения передач.

Электромагнитная муфта Рабочая

• В исходном состоянии при выключенном двигателе сцепление выключено и между ротором и ступицей будет воздушный зазор.
• При запуске двигателя начинает вращаться ротор, соединенный с валом двигателя.
• Постоянный ток подается в обмотку сцепления с помощью аккумулятора.
• Постоянный ток преобразует эту обмотку в электромагнит, притягивающий к себе якорь.
• Якорь прижимает фрикционную пластину к ротору и заставляет вращаться ступицу.
• Таким образом, ступица вращается, и ротор передает 100 % крутящего момента в положении зацепления.
• При нажатии на сцепление батарея прекращает подачу питания, что устраняет электромагнитную силу, поэтому сцепление отключается.

На низких скоростях, когда динамо-машина или батарея разряжены, сцепление включается неплотно. На нажимном диске также предусмотрены три пружины, которые помогают надежному включению сцепления (подключению) даже на низкой скорости.

Преимущества электромагнитной муфты

• Можно использовать удаленно.
• Используется в автоматической коробке передач.
• Быстрый и простой в эксплуатации

Недостатки электромагнитной муфты

• Поскольку энергия рассеивается в виде тепла в электромагнитном приводе при каждом включении муфты, существует риск перегрева. Это серьезное ограничение.
• Эта муфта должна работать при более низкой температуре, поскольку она представляет собой изолирующий материал.
• Его стоимость высока.

Сцепление для гибридного привода | Кендрион

• Подходит для стандартных соединений двигателей SAE
• Уменьшение размера двигателя внутреннего сгорания
• Опора системы «стоп-старт»
• Муфта сухого хода. Смазка не требуется
• Многолетний опыт Kendrion в области гибридных систем
• Короткий этап разработки. Приблизительно 12–15 недель с момента размещения заказа до доставки функционального образца
• Собственное производство прототипов.
• Отделение двигателя внутреннего сгорания от электропривода для работы без выбросов
• Надежное переключение трансмиссии. Переключается при дифференциальной частоте вращения
• Прочная и нечувствительная конструкция.
• Базовая конструкция муфты легко адаптируется к геометрии пользовательского интерфейса.
• Момент сцепления до 2000 Нм.
• Отсутствие технического обслуживания в течение жизненного цикла продукта

Общий	Тип LA500	Тип LA2000
Геометрия двигателя	SAE4	SAE3
Температура окружающей среды	-40°С-140°С	-40°С-140°С
Требуемая активация	ШИМ-управление с обеспечением постоянного потребления тока I_ном=2,8А	ШИМ-управление с обеспечением постоянного потребления тока I_ном=6,6А
Диапазон напряжения	11-15 В (возможна система 24 В)	11-15 В (возможна система 24 В)
Передача крутящего момента	Независимая от направления (работа стартера)	Независимая от направления (работа стартера)
Механические характеристики
Макс.