摩擦片式电磁离合器的测试及选用

摩擦片式电磁离合器的测试及选用

于兴芝,郭 威

(河南工业职业技术学院,河南南阳 473009)

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摘 要:从摩擦片式电磁离合器存在的问题、工作特性、性能测试等方面进行论述,提出了安装及选用摩擦片式电磁

离合器应注意的事项。

关键词:摩擦片;电磁离合器;性能测试

中图分类号:TH133.4 文献标识码:A 文章编号:1007-4414(2008)02-0122-03

Testandselectionofthefrictiondisktypemagneticclutch

YuXing-zh,iGuo Wei

(Henanpolytechnicinstitute,NanyangHenan 473009,China)

Abstract:Inthispaper,problemsofthefrictiondisktypemagneticclutch,operationalfactoranditsperformancetesthavebeenelaborated,

itemsininstallingandselectingthefrictiondisktypemagneticclutcharethenproposed.

Keywords:frictiondisk;magneticclutch;performancetest

电磁离合器是实现设备自动化控制的主要执行元件之一,可在原动机不中断旋转的情况下控制传动系统。如机床主轴的自动起动、停止(制动)、反向、变速、定位和进给系统中的切换等。加之电磁离合器体积小、结构紧凑、动作灵敏、消耗功率小及操作方便等,在现代技术中被广泛应用。

动侧的转矩称为空转转矩。干式的空转转矩一般很小,可忽略不计。湿式由于存在润滑油,其黏度是引起空转转矩的主要原因。从切断电流到发生空转转矩的一段过渡状态中,离合器所传递的转矩称为残留

转矩。无论是湿式还是干式离合器,在励磁电流切断后由于磁滞现象,磁力不能马上消失,是造成残留转矩的主要因素。润滑油的黏度和表面张力是另一因素。后一因素对干式的影响不太显著,湿式离合器残留转矩的持续时间比干式离合器长得多,这段时间的长短将随离合器的构造、供油条件等因素而变化。转速愈低,残留时间愈长。空转转矩和残留转矩都将使离合器的负载不能脱开而引起发热,应当愈小愈好。2.2 动作特性

当开关接通时,由于线圈中存在电阻和电感,电流随时间呈指数曲线上升,达到一定值时,衔铁被吸动。此时磁路中的间隙突然变小,阻抗随之降低,使电器回路中的电感急剧增加,电流相应有一波动。当衔铁将摩擦片压紧时,开始传递转矩,转矩随电流增加而增大,当滑差为0时转矩增至最大。连接过程终止时达到静摩擦转矩值。

电磁离合器的动作特性参数主要有: 衔铁吸引时间,即从离合器线圈通电开始到产生转矩所需的时间;!接通时间,即从离合器线圈通电开始到转矩上升至80%公称动转矩所需的时间;∀断开时间,即从离合器线圈断电开始到转矩下降至10%公称动转矩所需的时间。

湿式多片电磁离合器基本参数(JB/T1648-

1 存在的问题

(1)剩磁问题严重影响离合器的动力特性,在力

矩时间曲线上出现无响应区间。尽管人们为消除电磁离合器剩磁做了不少努力,但仍不能被满意解决。

(2)电磁离合器属于磁性物件,使用中有关部件会被不同程度的磁化,影响传动系统寿命和精度。

(3)在使用中电磁离合器的发热不可避免,如果离合器在传动系统中的位置不当或散热不良,则会影响传动系统的精度。

2 摩擦片式电磁离合器的工作特性

[1]

2.1 转矩特性

摩擦转矩有静摩擦转矩和动摩擦转矩,是选择离合器的基本参数。静转矩是离合器处于励磁状态,内、外摩擦片间无相对滑动,自主动侧传递到从动侧的最大转矩。动转矩是离合器处于励磁状态,内、外摩擦片间有相对滑动,自主动侧传递到从动侧的转矩。选择时应使机器运转的最大负载转矩乘以安全系数小于公称静转矩;连接时的负载转矩加上加速转矩乘以安全系数小于公称动转矩。湿式的静摩擦转矩约为动摩擦转矩的2倍,而干式的大致相同。离合器处于非励磁状态,主动侧旋转,自主动侧传递到从

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收稿日期:2008-02-01

作者简介:于兴芝(1956-),女,河北故城人,副教授,主要从事机械设计教学与理论研究方面的工作。

1999)给出了公称动转矩、公称静转矩、空载转矩、接通时间、断开时间的数值。干式多片电磁离合器基本参数(JB/T10163-1999)给出了公称动转矩、空载转矩、接通时间、断开时间的数值。

2.3 散热特性与寿命

离合器在摩擦片连接时会发热磨损甚至烧损,因此要有一定的散热能力。该参数的大小主要取决于摩擦材料的容许摩擦功。如果离合器连接部分温升过高,将使线圈、集流环、轴承的温度升高,绝缘线圈的温升极限决定于绝缘材料的耐热等级,标准中已有规定。

离合器的寿命是以摩擦片磨损不能正常工作之前所离合的次数来表示。湿式多片电磁离合器的正常寿命一般规定为(50~160)#10次。

3

在试架中装上被测离合器,但不接通,使离合器从动侧与机架固定,其方法与测定Mm相同,从而用下式求出空转力矩

2

[2]

。

Mk=(-)

375t∃t%

式中:t∃为未装被测离合器时飞轮的停车时间,s;t%为已装上被测离合器时飞轮的停车时间,s。3.4 残留力矩及力矩消灭时间的测定

先将离合器被动侧固定,接通电源,则主动侧与被动侧在静止状态下完全连结。然后在主动侧加上任意力矩,使离合器被动侧承受某一转矩,并在示波器上示出。之后,切断离合器电源,离合器被动侧的力矩衰减过程由力矩变换器送到示波器上记录。

测定力矩消灭时间:在离合器主动侧加上100%的额定力矩下切断电源后,其力矩衰减到10%的额定力矩所需的时间,即为力矩消灭时间。

额定摩擦力矩,对湿式离合器是动力矩,对干式离合器则是静力矩。

3 摩擦片式电磁离合器的测试方法

3.1 静力矩的测定

首先把离合器被动侧固定,通入额定励磁电流,使主动侧与被动侧在静止状态下完全连接。然后在主动侧施加一定力矩,测出离合器滑移开始前的力矩,即静摩擦力矩。力矩的测定常用弹簧秤或测力传感器。3.2 动力矩的测定

在原动机输出轴上装上测定装置的离合器,该离合器被动部分的输出轴装一飞轮,在同一输出轴的端部装被测离合器的联结或磁轭,被测离合器的被动侧与机架固定。力矩变换器和转速表均装在输出轴上,并将转速、力矩和被测离合器的电压飞电流等讯号接到示波器上。

测定步骤如下:先接通试验装置用的离合器,然后起动原动机,此时飞轮和被测离合器的主动侧上升到规定转速,待稳定后测出转速。这时将试验装置用的离合器电源切断,同时接通被测离合器电源,产生制动力矩,并将试验装置用的离合器被动侧、飞轮、被测离合器的主动侧均制动停止。这时所发生的力矩,用力矩变换器测出。被测离合器的电压、电流、转速的变化同时用示波器记录。

由力矩定标曲线读出动力矩值,也可由示波器得到制动的时间按下式算出动摩擦力矩Md

[2]

4 安装电磁离合器的注意事项

电磁离合器的安装因其结构不同,具体的方法和要求也不同。一般离合器在结构上大致可分为两部分: 外摩擦片部分;!内摩擦片部分。它们分别与轴及齿轮联接,至于哪部分装在主动侧或是负载侧,可根据需要而定。组成方式也无规定,只要适合具体情况就行。安装时要注意以下事项。

4.1 偏心

主动部分与被动部分不应偏心,跳动也会影响离合器的动作和寿命,这种偏心值因离合器尺寸的不同也不同,通常要求不大于0.03~0.05mm。

4.2 润滑

湿式离合器在使用中要进行润滑。油的粘度高则空转力矩大,发热严重,接通与断开的时间也受到影响。反之油的粘度低,摩擦片之间应有的油膜不能存留会产生异常力矩,缩短了寿命,所以润滑油的牌号和粘度极为重要。离合器在使用中摩擦片之间能存留油膜,可以使离合器工作正常,并能带走热量达到冷却的目的。离合器所采用润滑的方法有飞溅式、浸喷式、滴油式、飞强制式和轴心润滑等。4.3 其它方面

(1)电刷必须经常调整和更换,特别注意弹簧片与刷握端面的安装间隙,否则易产生接触不良的故障。

(2)气隙调整因结构不同也有所不同。对磁通不过片的离合器摩擦片的磨损,要及时调整气隙,否则不能保证正常工作。

(3)花键部分的滑动面应涂少量润滑剂,以减少

。

2

2(t2+t1)Md=[#]-m

187.22t2+t12t2+t1

式中:Md为动力矩,Nm;GD为被动侧飞轮的惯性质量,Nm;N为飞轮转速,rad/min;t1为动力矩上升时

间,s;t2为动力矩达到最大值的稳定时间,s;Mm为摩擦阻力矩,Mm=GDn/375;tt为从飞轮的初始转速带静止所经历的时间,s。3.3 空转力矩的测定

2

2

2

磨损。

(4)离合器线圈通电后即成为强力磁铁,应注意不要有铁屑或铁粉吸附,避免机件的损坏。

(5)电源容量应满足使用要求,否则将造成离合器出力不足而不能正常工作。如电源电压超过额定电压20%以上,离合器将不能正常工作,最好采用稳压装置。

100&,则摩擦片的磨损就相当严重,应尽量避免。(2)电磁离合器主要应用在机床主传动系统中,采用传递负载力矩。为保证切削正常工作,离合器的静力矩应稍大于电动机的力矩折算到离合器轴上的最大力矩。否则,过载时会造成电磁离合器长时间打滑而烧坏。

(3)在进给传动系统中选用电磁离合器时,应以动作的可靠性、灵敏度及运动转换时间为主要依据。(4)在切削负载下进行变速,离合器接合时的动作灵敏度总是比脱开时差。从高速降到低速时,离合器动力矩和负载力矩共同克服传动系统中的惯性负载,实现变速。由低速升到高速时,离合器力矩在克服负载力矩后才能加速惯性负载。因此离合器负载变速时,从高速变向低速易于实现,从低速变向高速时,难以实现。如果离合器力矩选的不够大,则会造成负载变速时丢转闷车现象。

5 选用电磁离合器的注意事项

(1)应根据机器运转的惯性与负载力矩来选择离合器的动力矩和静力矩。为保证离合器在工作中使用正常,还要求摩擦式电磁离合器一次接合功的发热量和连续工作1h的发热量不超过允许值。

用在变速装置中的离合器,要考虑发热与散热问题。发热的主要原因除连接功外,还有空转力矩,线圈热损耗和其它机械损耗等。这些热量都发生在密闭的齿轮箱中,因而引起温度上升。在装有几个离合器的场合,必须对每个离合器的起动、变速、空转、停止的循环时间加以了解,从而了解发热的主要原因。

在高频度使用场合,连接功损耗将占很大比例,而在高速回转场合,空转损耗将占很大比例。这一点必须特别注意。选用湿式离合器要考虑空转力矩引起的发热。由于空转力矩与转速有关,所以应尽量使离合器的相对转速减小。另外,齿轮箱的设计过于紧凑、散热面积小也会使温升上升,因此,对发热和散热条件要综合考虑。

总之,要尽量抑制产生发热的条件,根据最大发热条件,使油的温升不超过允许值,来计算供油量、油池储油量和箱体散热面积。

通常油温控制在60&以下,若使用中,油温超过 信 息

6 结 语

由于电磁离合器可能实现集中控制与远距离操

纵、简化操作程序和减少操作时间及控制自动化,因此,在仿形、数字控制等加工中被广泛使用。分析和了解摩擦片式电磁离合器的工作特性、测试方法及安装、选用原则是非常必要的。参考文献:

[1] 阮忠唐.联轴器、离合器设计与选用[M].北京:化学工业出版

社,2005.

[2] 田金铭.电离合器设计与应用[M].南京:江苏科学技术出版社,

1991.

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