logo
ЭиЭА студентам Мурашкин / ЭиЭА учеб пособ -лекцииМурашкин,УМКД(студентам)

2.3.2. Конструкции исполнительных устройств

Электромагнитный клапан. Нейтральные (неполяризованные) электромагнитные механизмы, используемые, например, в электромагнитных клапанах (рис. 2.3.2), являются наиболее универсальными так как на их основе можно получить преобразователи как с релейной, так и с непрерывной характеристикой преобразования.

Электромагнитный клапан является устройством для управления потоком жидкости или газа. Электромагнитный клапан (рис. 2.3.2) состоит из гидравлического запорного устройства (тарель 4 и сопло5).

Рис. 2.3.2. Конструкция электромагнитного клапана: 1 – якорь; 2 – корпус; 3 – обмотка; 4 – тарель; 5 – сопло; 6 – выходное отверстие; 7 – возвратная пружина; 8 – пружина тарели; 9 – регулировочный зазор; 10 – рабочий зазор; 11 – втулка с внешней резьбой; 12 – шайба; 13 - стоп

Тарель 4 кинематически связана с якорем 1 броневого электромагнита. При отсутствии тока в обмотке 3 электромагнита тарель 4 запорного устройства под действием возвратной пружины 7 плотно прижата к неподвижному соплу 5 и путь потоку жидкости через сопло 5 в полость клапана, а оттуда в выходное отверстие 6 перекрыт. При подаче тока в обмотку электромагнита якорь 1 притягивается к неподвижному соплу, возвратная пружина 7сжимается, освобождая тарель 4, которая под действием пружины 8 и давления жидкости устремляется вслед за якорем 1. В конечном положении якоря рабочий зазор 10 равен нулю, а жидкость протекает через щель, образовавшуюся между соплом 5 и тарелью 4, в полость клапана, а затем выходное отверстие 6.

Поляризованный электромагнит заслонки гидроусилителя показан на рис. 2.3.3. Поляризованный электромагнитный преобразователь имеет непрерывные линейные характеристики и используется для малых вращательных или поступательных перемещений. Для их реализации используются магнитные системы с постоянными магнитами. Поляризованные магнитные системы могут работать и в релейном режиме, а также допускают изменения знака усилия и перемещения при изменении направления тока в обмотке.

Поляризованный электромагнит заслонки гидроусилителя (рис.2.3.3) выполнен по традиционной мостовой схеме. Поляризующие магнитные потоки Фп1 и Фп2 создаются постоянными магнитами 1, которые проходя через полюса, суммируются с составляющими потока обмотки управления Фу1 и Фу2 или вычитаются из них. Обмотка управления 4, которая создает поток Фу , разбита на две секции, включенные согласно. Разности электромагнитных сил, возникающие в правых от оси симметрии и в левых полюсах, суммируются, и якорь 3 поворачивается относительно своей оси.

Рис. 2.3.3. Поляризованный электромагнитный преобразователь в системе гидроусилителя: 1 – постоянный магнит; 2 – магнитопровод; 3 – якорь; 4 – катушка управления; 5 – упругая трубка; 6 – заслонка; 7 – винт регулировочный; 8 – кожух; 9 – основание; 10 – сопла гидроусилителя

Особенностью этой конструкции является подвеска якоря 3 на упругой немагнитной трубке 5. Эта трубка с натягом вставляется в отверстия в основании 9 устройства и в якоре 3. Внутрь трубки также с натягом вставляется заслонка 6 в виде круглого стержня с плоским наконечником. Диаметр стержня меньше внутреннего диаметра трубки (за исключением его верхней части, которой стержень запрессован в трубку), поэтому при повороте якоря 3 под воздействием электромагнитной силы, когда немагнитная трубка 5 изгибается вправо или влево, стержень заслонки 6 имеет возможность свободно перемещаться внутри трубки и перекрывать правое или левое сопло гидроусилителя. Противодействующая сила создается из-за деформации немагнитной трубки 5 при ее изгибе. Таким образом, трубка выполняет роль оси якоря, противодействующей пружины и разделителя сред. Благодаря прессовым посадкам трубки в якорь и заслонки в трубку, эти соединения оказываются герметичными, и жидкость из гидросистемы не попадает в магнитную систему.

Фрикционная электромагнитная муфта. Устройства, способные под воздействием сигнала управления соединять или разъединять валы, обеспечивая совместное или раздельное их вращение, а также регулировать передаваемую с одного вала на другой механическую мощность, называют муфтами с электрическим управлением [1, 2].

Э

лектромагнитные муфты используются фрикционные, ферропорошковые, гистерезистные [3]. Широко применяются фрикционные электромагнитные муфты (рис. 2.3.4), передача момента через которые осуществляется посредством сил трения [1].

Т

Рис.2.3.4. Конструкция фрикционной электромагнитной муфты: 1 – кольцо трения; 2, 3 – детали корпуса; 4 – пружина; 5 – обмотка; 6 – контактные кольца; 7 – скользящие контакты; 8 –упор; 9 - ведущий вал; 10 – ведомый вал

рущиеся поверхности образуются парой дисков или колец, выполненных из керамических материалов с большим коэффициентом трения. Одно кольцо устанавливается на ведущем, другое на ведомом валу. Для передачи движения необходимо кольца прижать друг к другу с таким усилием, чтобы возникающий между ними момент трения превысил бы момент сопротивления ведомого вала. Кольца 1 (рис. 2.3.4) крепят на валах при помощи деталей 2 и 3, причем, если деталь 2 жестко сидит на своем валу, то деталь 3 должна быть посажена на шлицевое соединение и иметь возможность перемещаться вдоль оси вала до полного соединения колец 1. Начальное положение детали 3 определяется пружиной 4, которая одевается на вал с предварительным натягом и в обесточенном состоянии отводит деталь 3 вправо, то есть муфта оказывается разомкнутой.

Для создания силы, позволяющей соединить кольца и включить муфту, используется электромагнит, обмотка 5 которого находится в одной из деталей 2 или 3. Детали 2 и 3 выполнены из нелегированной стали и могут служить магнитопроводом. При подаче напряжения на обмотку, в деталях 2 и 3 возникает магнитный поток, который пронизывает зазор между ними создает силу электромагнитного притяжения. Эта сила преодолевает усилие пружины 4, передвигает деталь 3 влево до соприкосновения колец 1 и сжимает эти кольца с нужным усилием. Возникающая сила трения заставляет детали 2 и 3 вращаться совместно. Поскольку обмотка 5 вращается вместе с деталью 2, подвод электрического тока возможен только через токоприемник, состоящий из контактных колец 6 и скользящих контактов 7.

Для наиболее быстрого разгона ведомого вала электромагнит муфты должен иметь релейную характеристику преобразования, обеспечивающую мгновенное приложение всего прижимающего усилия к дискам. Если же требуется плавный управляемый пуск, то следует применить электромагнитный привод с непрерывной характеристикой преобразования. Тогда, задавая ток в электромагните, можно изменять передаваемый момент и характер разгона.