Файл: Курс лекций по дисциплине Средства автоматизации и управления.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 27.04.2024
Просмотров: 42
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
, Н/см 
Наша промышленность выпускает ЭМ такой конструкции серии МТ100, 250, 400, 630, 1000, 1600 (цифры обозначают крутящий момент г дц), рабочее напряжение 24, 110 В; время включения 20 - 30 мс, отключения - 15 - 25 мс.
Для передачи больших моментов используют муфты с фрикционными дисками контактные (рис. 3.1,б) и бесконтактные (рис. 3.1,в). На ведущем валу контактных муфт располагаются щеточный токосъём 1 и сердечник 2 с электромагнитом 3, диски 4,5, якорь 6. На ведомом валу расположена деталь типа водило 7, входящая своими пальцами в прорези подвижных дисков. В обесточенном состоянии диски 4,5 не поджаты, и диски 4 вращаются, водило и ведомый вал неподвижны. При подаче питания на катушку электромагнита якорь 6 притягивается к сердечнику 2, сжимая диски 4,5. В результате крутящий
момент передается через водило на ведомый вал.
Выражение для крутящего момента, передаваемого одним диском, можно определить через выражение
, где 
; 
,
тогда
.
Интегрируя это выражение по переменным
и 
, получим
.
Соотношение наружного и внутреннего радиусов диска выбирается
0,3 - 0,8.
Для
-дисков передаваемый момент определяется
.
Фрикционные диски имеют допуски на неплоскость 0,02 мм, на непараллельность 0,03 мм.
Недостатки контактных муфт:
а) катушки электромагнита увеличивают момент инерции;
б) возможно искрение щёточного контакта во время работы;
в) высокая концентричность контактных колец относительно оси вращения;
г) быстрый износ щеточного контакта.
В бесконтактных муфтах (рис. 3.1,в) катушка электромагнита располагается на неподвижном основании, а сердечник, диски и якорь на ведомом валу, водило - на ведущем.
Промышленность выпускает ЭМ с фрикционными дисками контактные и бесконтактные серии ЭТМ 053-071 с параметрами М = 25-500 Нм, частота вращения 2000 - 4000 об/мин, время срабатывания 0,01 - 0,05 с. Причем эти параметры обеспечиваются при неподвижном ведомом валу, т.е. моменты и частота вращения передаются за время срабатывания.
3.1.2. Порошковые муфты
В порошковых муфтах передаваемый момент пропорционален подаваемому на катушку току. Муфта (рис. 3.1,г) состоит из двух дисков, в зазоре между которыми создается магнитное поле. Зазор заполняется суспензией,
состоящей из ферромагнитного порошка (размер частиц 2 - 8 мкм), талька, графита, масла. При подаче напряжения на катушку создается магнитный поток, под воздействием которого суспензия «затвердевает», причем степень затвердения пропорциональна потоку.
Предельный момент, передаваемый муфтой, определяется
,
где
- средний диаметр по зазору; 
- площадь активной части зазора; 
- удельное тангенциальное давление.
Параметр в свою очередь определяется
,
где
- индукция, создаваемая в зазоре катушкой муфты; 
-зазор;
- магнитная проницаемость суспензии; 
- размерный коэффициент.
Графики (качественные) зависимости передаваемого крутящего момента
для фрикционных и порошковых муфт приведены на рис. 3.1,д. Эти муфты передают значительные моменты (до 100 Нм) при частотах вращения до 1000 
. Недостатком их является старение смеси, приводящее к уменьшению подвижности частиц. Область применения - передача моментов в различных передачах, испытательные стенды. Срок службы без смены суспензии 400 - 500 часов.
И ДЕМАГНЕТИЗАТОРЫ
Применяются на плоскошлифовальных станках для закрепления деталей. Устройства для поступательного перемещения - электромагнитные плиты, для вращательного движения - электромагнитные столы.
Электромагнитное закрепление по сравнению с кулачковым имеет следующие преимущества:
а) можно закрепить много деталей, расположенных на поверхности плиты;
б) нет зажатия крупных деталей во многих точках;
в) большая точность обработки, так как деталь, не испытывая бокового сжатия, может свободно расширяться;
г) возможность обработки детали с торцов и боков.
Недостатки:
а) не обеспечиваются большие усилия;
б) при аварийном снятии питания происходит срыв детали с поверхности стола.
Конструкцию электромагнитной плиты можно проиллюстрировать (рис. 3.2). Разделение полюсов электромагнита выполнено из немагнитного ма-
териала: оловянные сплавы, бронза и сплав свинца и сурьмы. При пропускании тока через катушки все участки, окруженные немагнитным материалом, образуют магнит. Сила притяжения зависит от материала и размеров закрепляемой детали; числа деталей на её поверхности; расположения детали на плите и конструкции плиты.
Удельное тяговое усилие у современных электромагнитных плит
Н/см2, потребляемая мощность
= 100 - 300 Вт. Питание 
= 24, 48, 110, 220 В. Питание переменным током не используется вследствие сильного размагничивающего и нагревающего действия вихревых токов. Схема включения привода движения должна иметь блокировку по току электромагнитной плиты (рис. 3.3).
Плиты с постоянными магнитами не требуют источников питания и не допускают срыва деталей, однако усложняются расположение и съём деталей.
При обработке на электромагнитных плитах детали намагничиваются. Для их размагничивания применяют так называемые демагнитизаторы (рис. 3.4). Подвергаясь перемагничиванию переменным полем детали теряют остаточный магнетизм.
4. БЕСКОНТАКТНЫЕ КОММУТАЦИОННЫЕ УСТРОЙСТВА ЭЛЕКТРОАВТОМАТИКИ
4.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
В отличие от контактных коммутационных АУ размыкание цепи осуществляется без разрыва электрической цепи. По сравнению с контактными они имеют следующие преимущества: нет дуги при размыкании; нет подвижных элементов; высокая надёжность и срок службы; высокое быстродействие. В то же время им присущи и недостатки:
а) нет полного разрыва цепи и гальванической развязки, что характеризуется соотношением разомкнутого и замкнутого состояния элемента, что храктеризуется отношением обратного
и прямого 
и сопротивлений:
- контакные
;
- бесконтактные
;
б) не допускают больших перегрузок по току, причем они кратковременны (милисекунды), что характеризуется отношением максимально допустимого
и номинального
токов :
- контактные
; бесконтактные 
;
в) весьма чувствительны к сверхтокам и перенапряжениям;
г) стоимость в последнее время стала ниже контактных.
В зависимости от типа используемых первичных элементов различают две группы АУ на магнитных элементах; на полупроводниковых приборах: транзисторные и тиристорные.
Усиление тока в цепи нагрузки достигается за счет эффекта уменьшения индуктивного сопротивления. Магнитный усилитель (МУ) состоит (рис. 4.1) из
замкнутого магнитопровода, на котором располагаются две катушки - рабочая (
) и управления (
) . В цепь рабочей обмотки включено сопротивление нагрузки, и к ней прикладывается переменное напряжение. Сила тока в цепи нагрузки при условии, что активное сопротивление рабочей обмотки значительно меньше индуктивного
, будет
, где 
,
где
- индуктивность рабочей обмотки; 
,
- соответственно площадь сече ния и длина магнитопровода;
- динамическая магнитная проницаемость,
,
| - сталь | 40 - 60 | 0,08; |
| - феррокерамика | 20 - 25 | 0,3; |
| -тонкие стальные диски, чугун | 28 - 42 | 0,1 - 0,15. |
Наша промышленность выпускает ЭМ такой конструкции серии МТ100, 250, 400, 630, 1000, 1600 (цифры обозначают крутящий момент г дц), рабочее напряжение 24, 110 В; время включения 20 - 30 мс, отключения - 15 - 25 мс.
Для передачи больших моментов используют муфты с фрикционными дисками контактные (рис. 3.1,б) и бесконтактные (рис. 3.1,в). На ведущем валу контактных муфт располагаются щеточный токосъём 1 и сердечник 2 с электромагнитом 3, диски 4,5, якорь 6. На ведомом валу расположена деталь типа водило 7, входящая своими пальцами в прорези подвижных дисков. В обесточенном состоянии диски 4,5 не поджаты, и диски 4 вращаются, водило и ведомый вал неподвижны. При подаче питания на катушку электромагнита якорь 6 притягивается к сердечнику 2, сжимая диски 4,5. В результате крутящий
момент передается через водило на ведомый вал.
Выражение для крутящего момента, передаваемого одним диском, можно определить через выражение
, где ; ,тогда
.Интегрируя это выражение по переменным
и , получим .Соотношение наружного и внутреннего радиусов диска выбирается
0,3 - 0,8. Для
-дисков передаваемый момент определяется
.Фрикционные диски имеют допуски на неплоскость 0,02 мм, на непараллельность 0,03 мм.
Недостатки контактных муфт:
а) катушки электромагнита увеличивают момент инерции;
б) возможно искрение щёточного контакта во время работы;
в) высокая концентричность контактных колец относительно оси вращения;
г) быстрый износ щеточного контакта.
В бесконтактных муфтах (рис. 3.1,в) катушка электромагнита располагается на неподвижном основании, а сердечник, диски и якорь на ведомом валу, водило - на ведущем.
Промышленность выпускает ЭМ с фрикционными дисками контактные и бесконтактные серии ЭТМ 053-071 с параметрами М = 25-500 Нм, частота вращения 2000 - 4000 об/мин, время срабатывания 0,01 - 0,05 с. Причем эти параметры обеспечиваются при неподвижном ведомом валу, т.е. моменты и частота вращения передаются за время срабатывания.
3.1.2. Порошковые муфты
В порошковых муфтах передаваемый момент пропорционален подаваемому на катушку току. Муфта (рис. 3.1,г) состоит из двух дисков, в зазоре между которыми создается магнитное поле. Зазор заполняется суспензией,
состоящей из ферромагнитного порошка (размер частиц 2 - 8 мкм), талька, графита, масла. При подаче напряжения на катушку создается магнитный поток, под воздействием которого суспензия «затвердевает», причем степень затвердения пропорциональна потоку.
Предельный момент, передаваемый муфтой, определяется
,где
- средний диаметр по зазору; - площадь активной части зазора; - удельное тангенциальное давление. Параметр
в свою очередь определяется ,где
- индукция, создаваемая в зазоре катушкой муфты;
-зазор;
- магнитная проницаемость суспензии; - размерный коэффициент.Графики (качественные) зависимости передаваемого крутящего момента
для фрикционных и порошковых муфт приведены на рис. 3.1,д. Эти муфты передают значительные моменты (до 100 Нм) при частотах вращения до 1000 . Недостатком их является старение смеси, приводящее к уменьшению подвижности частиц. Область применения - передача моментов в различных передачах, испытательные стенды. Срок службы без смены суспензии 400 - 500 часов.-
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЗАКРЕПЛЯЮЩИЕ УСТРОЙСТВА
И ДЕМАГНЕТИЗАТОРЫ
Применяются на плоскошлифовальных станках для закрепления деталей. Устройства для поступательного перемещения - электромагнитные плиты, для вращательного движения - электромагнитные столы.
Электромагнитное закрепление по сравнению с кулачковым имеет следующие преимущества:
а) можно закрепить много деталей, расположенных на поверхности плиты;
б) нет зажатия крупных деталей во многих точках;
в) большая точность обработки, так как деталь, не испытывая бокового сжатия, может свободно расширяться;
г) возможность обработки детали с торцов и боков.
Недостатки:
а) не обеспечиваются большие усилия;
б) при аварийном снятии питания происходит срыв детали с поверхности стола.
Конструкцию электромагнитной плиты можно проиллюстрировать (рис. 3.2). Разделение полюсов электромагнита выполнено из немагнитного ма-
териала: оловянные сплавы, бронза и сплав свинца и сурьмы. При пропускании тока через катушки все участки, окруженные немагнитным материалом, образуют магнит. Сила притяжения зависит от материала и размеров закрепляемой детали; числа деталей на её поверхности; расположения детали на плите и конструкции плиты.
Удельное тяговое усилие у современных электромагнитных плит
Н/см2, потребляемая мощность
= 100 - 300 Вт. Питание = 24, 48, 110, 220 В. Питание переменным током не используется вследствие сильного размагничивающего и нагревающего действия вихревых токов. Схема включения привода движения должна иметь блокировку по току электромагнитной плиты (рис. 3.3). Плиты с постоянными магнитами не требуют источников питания и не допускают срыва деталей, однако усложняются расположение и съём деталей.
При обработке на электромагнитных плитах детали намагничиваются. Для их размагничивания применяют так называемые демагнитизаторы (рис. 3.4). Подвергаясь перемагничиванию переменным полем детали теряют остаточный магнетизм.
4. БЕСКОНТАКТНЫЕ КОММУТАЦИОННЫЕ УСТРОЙСТВА ЭЛЕКТРОАВТОМАТИКИ
4.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
В отличие от контактных коммутационных АУ размыкание цепи осуществляется без разрыва электрической цепи. По сравнению с контактными они имеют следующие преимущества: нет дуги при размыкании; нет подвижных элементов; высокая надёжность и срок службы; высокое быстродействие. В то же время им присущи и недостатки:
а) нет полного разрыва цепи и гальванической развязки, что характеризуется соотношением разомкнутого и замкнутого состояния элемента, что храктеризуется отношением обратного
и прямого и сопротивлений:- контакные
; - бесконтактные
;б) не допускают больших перегрузок по току, причем они кратковременны (милисекунды), что характеризуется отношением максимально допустимого
и номинального
токов :- контактные
; бесконтактные ;в) весьма чувствительны к сверхтокам и перенапряжениям;
г) стоимость в последнее время стала ниже контактных.
В зависимости от типа используемых первичных элементов различают две группы АУ на магнитных элементах; на полупроводниковых приборах: транзисторные и тиристорные.
-
МАГНИТНЫЕ УСИЛИТЕЛИ
-
Принцип действия
Усиление тока в цепи нагрузки достигается за счет эффекта уменьшения индуктивного сопротивления. Магнитный усилитель (МУ) состоит (рис. 4.1) из
замкнутого магнитопровода, на котором располагаются две катушки - рабочая (
) и управления ( ) . В цепь рабочей обмотки включено сопротивление нагрузки, и к ней прикладывается переменное напряжение. Сила тока в цепи нагрузки при условии, что активное сопротивление рабочей обмотки значительно меньше индуктивного , будет , где ,где
- индуктивность рабочей обмотки; , - соответственно площадь сече ния и длина магнитопровода; - динамическая магнитная проницаемость, ,
