Высокоскоростная синхронная радиальная муфта

 

О П И С А Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 141180 (21) 3004848/24-07 (51) M. Кд.з с присоединением заявки МН 02 К 49/Об

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (23) Приоритет (53) УДК 621. 825. (088. 8) Опубликовано 300882 Бюллетень Hо 32

Дата опубликования описания 300882

Н.П. Адволоткин и Н.И. Лебедев (72) Авторы изобретения

Всесоюзный научно-исследовательский нститут * электромашиностроения (71) Заявитель

1 с (54) ВЫСОКОСКОРОСТНАЯ СИНХРОННАЯ РАДИМДЬЦАЯ

МУФТА

1,2

Изобретение относится к электротехнике, а именно к высокооборотным ,привбдам, например электрическим или механическим, и может быть использовано для передачи вращающего момента без механического контакта между сочленяемыми механизмами в устройствах, где требуется защита приводного механизма от нагрузок по моменту или изоляция от внешней среды одного из сочленяемых механизмов.

Известны радиалвные синхронные муфты, содержащие внешнюю полумуфту и внутреннюю полумуфту с магнито.проводом и расположенными на ней nocl тоянными магнитами (1 j .

Недостатком известных конструкций являейтся низкая окружная скорость внутренней полумуфты, ввиду отсутствия бандажа для крепления магнитов.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является радиальная синхронная муфта, содержащая внешнюю и внутреннюю полумуфты. Внешняя полумуфта включает в се25 бя кольцевой магнитопровод, на внутренней поверхности которого расположены постоянные магниты. Внутренняя полумуфта состоит из кольцевого магнитопровода, на наружной поверхности которого расположены постоянные магниты, охваченные снаружи бандажным кольцом. С валами сочленяемых механизмов полумуфты соединяются с помощью ступиц, выполняемых, как правило, заодно с магнитопроводами (2).

Недостатком известной муфты является ее сравнительно низкая окружная скорость. Это обусловлено тем, что в рассмотренной конструкции эффективно применение только металлического бандажа, например проволочного бандажа или бандажного кольца, способного обеспечить весьма существенный предварительный натяг, и неэффективно использование высокопрочных композиционных пластиков с волокнистым одноосноармированным упрочнителем, таким, как стекло, углерод или бор, предел прочности на растяжение кото- рых (совместно со связующим) достигает 170 кГс/мм . Особенность упрочнения композиционными материалами заключается в невозможности обеспечения значительного по величине предварительного натяга между бандажом с магнитами .и магнитопроводом, что приводит к его уменьшению по мере увеличения частоты вращения полумуфты и к появлению зазора между магнитами и магнитопроводом и, следовательно, к проворачиванию магнитов относительно магнитопровода и разбалансировке полумуфты. Напряжения, воз никающие при этом в бандаже, составляют лишь незначительную часть 5 от допустимых напряжений.

Цель изобретения — увеличение окружной скорости.

Указанная цель достигается тем, что магнитопровод внутренней полумуф-10 ты выполнен в виде пластин, жестко соединенных со ступицей, и цилиндра, расположенного концентрично с зазором относительно пластин со стороны внутренней их поверхности.

На фиг.1 показана муфта, общий вид, на фиг.2 — разрез А-A на фиг.1.

Муфта содержит внешнюю и внутреннюю полумуфты. Внешняя полумуфта содержит магнитопровод 1, ступицу 2, выполненную заодно с магнитопроводом

1, и постоянные магниты 3, расположенные на внутренней поверхности магнитопровода 1. Постоянные магниты

3 намаr ничены радиально с чередующейся относительно друг друга полярностью, образуя многополюсную систему.

Внутренняя полумуфта содержит магнитопровод 4, состоящий из магнитомягких пластин 5 и цилиндра 6 из магнитомягкого ма".ериала, расположенного концентрично относительно пластин

5 с некоторым, по воэможности, минимальным зазором 7. На пластинах 5 расположены радиально намагниченные постоянные магниты 8, скрепленные упрочняющим бандажом 9. число постоянных магнитов внутренней полумуфты равно числу постоянных магнитов внешней полумуфты. Магнитный поток во внутренней полумуфте проходит следую-40 щим образом: магниты 8 например, северный полюс — пластины 5 — воздушный зазор 7 — цилиндр б — воздушный зазор 7, пластины 5 — магниты 8 (южный полюс). Пластины 5 магнитопровода 4 выполнены заодно со ступицей 10, к которой крепится, например, с помощью винтов (не показаны) цилиндр б.

Упрочняющий бандаж 9 из композиционного материала выполняется путем намотки упрочняющей нити или ленты с последующей пропиткой ее связующим (матрицей). В качестве упрочнителя

Целесообразно использовать волокна углерода, бора или стекла, предел прочности которых составляет 200300 кГс/мм . В качестве связующего используются смолы: эпоксидные„ фенольные или полимидные.

Boзможна, но значительно сложнее, . технология пропитки упрочнителя металлом, например алюминием или магнием.

Обе полумуфты бесконтактно связаны между собой силами магнитного взаимодействия, обеспечивающими синхронное их вращение, если тормозной момент, приложенный к одной из полумуфт, не превышает максимального момента их сцепления между собой. В противном случае имеет место провррачивание полумуфт относительно друг друга.

При этом вращающий момент во внутренней полумуфте передается с постоянных магнитов 8 на ступицу 10 (и наоборот) посредством .пластин 5 магнитопровода 4, жестко связанных как со ступицей 10, так и с магнитами 8.

При вращении полумуфт в их элементах возникают напряжения, вызванные действием центробежных сил, пропорциональные квадрату окружной скорости элемента и его плотности, Наиболее значительные напряжения возникают в упрочняющем банцаже 9, поскольку он воспринимает усилия от действия центробежных сил собственной массы, массы магнитов 8 внутренней полумуфты и массы пластин 5 и имеет малую толщину, а следовательно, малую площадь опасного сечения. Ввиду того, что напряжения, возникающие в бандаже 9, весьма существенно превосходят напряжения в цилиндре б магнитопровода 4, зазор 7 между пластинами 5 и цилиндром б увеличивается, Поскольку работа на растяжение в элементах. конструкции муфты происходит в пределах зоны упругой деформации, а также поскольку бандаж 9 с магнитами 8 и пластинами 5 жестко связан со ступицей 10, исключается разбалансировка внутренней полумуфты во всем диапазоне рабочих частот вращения муфты. Балансировка обеих полумуфт, как и любых высокооборотных механизмов, должна производиться на рабочих частотах вращения °

Наличие пластин 5 для передачи вращающего момейта необходимо, поскольку волокнистые композиционные материалы имеют весьма низкие показатели по прочности в поперечном направлении If поэтому не могут обеспечить надежную передачу вращающего момента с магнитов 8 на ступицу 10, Технико-экономическая эффективность предлагаемой конструкции заключается в увеличении скорости вращения муфты„ что позволяет бесконтактно передавать большую мощность при определенном моменте, а также в упрощении технологии сборки внутренней полумуфты благодаря исключению предварительного натяга между магнитами и магнитопроводом.

Фо рмула и з об ре те ния устройство работает следующим об- Высокоскоростная ",инхронная разом. 65 радиальная муфта, содержащая внеш955408

Составитель T. Калашникова

Редактор Ю. Ковач Техред М.Надь КорректорВ.Бутяга

Заказ 6467 71 Тираж 72 Подписное

ВНИНПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, нюю полумуфту с постоянными магнитами и внутреннюю полумуфту со ступицей и маг нитопроводом, на котором размещены постоянные магниты, укрепленные бандажом, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью увеличения окружной скорости, магнитопровод внутренней полумуфты выполнен в виде пластин, жестко соединенных со ступицей, и цилиндра, расположенного концентрично с зазором относительно пластин со стороны внут ренней их поверхности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1„ Бэрэн В. и Кнорр M. Синхронные муфты на основе магнитов из инS терметаллического соединения SmSO

В Кн.: "Магниты из сплавов редкоземельных металлов с кобальтом, М., МеталлУргия", 1978.

10 2. Постоянные магниты. Справочник под ред. 10.М. Пятина. М., "Энергия", 1980, с.15.