plik


ÿþHAMULCE i SPRZGAA ELEKTROMAGNETYCZNE Hamulec jest urzdzeniem, które sBu\y do:  zmniejszenia prdko[ci (cz[ciowego lub do zatrzymania) ruchomych cz[ci maszyn (hamulec zatrzymujcy)  utrzymywania cz[ci maszyn nieruchomo lub te\ w pozycji pozwalajcej na cz[ciowy ruch (hamulec luzujcy)  pomiarów (hamownie). SprzgBo jest urzdzeniem Bczcym elementy urzdzeD w celu przeniesienia momentu. Zwykle skBada si z czBonu czynnego (napdzajcego), biernego (napdzanego) i elementów Bczcych. Hamulec elektromagnetyczny posiada zwykle obwód sBu\cy do wytwarzania pola magnetycznego. Najcz[ciej jest to uzwojenie nawinite na rdzeD i wielko[ pola uzale\niona jest od przepBywajcego prdu podobnie jak w elektromagnesie. SprzgBo elektromagnetyczne przenosi napd przy zastosowaniu pola magnetycznego, które mo\e powodowa ruch tarczy ciernej lub te\ zmian stanu fizycznego masy ferromagnetycznej stanowicej czynnik Bczcy (mo\e by to proszek, pByn reologiczny, pasta ferromagnetyczna). Zasada dziaBania zarówno hamulca jak i sprzgBa jest podobna i polega na poBczeniu ze sob dwóch cz[ci urzdzenia. Hamulce i sprzgBa elektromagnetyczne u\ywane s stosunkowo czsto i odznaczaj si m.in. do[ du\ Batwo[ci sterowania. Hamulce elektromagnetyczne Hamulce tarczowe W pierwszym typie hamulców siBa hamujca jest wytwarzana przez spr\yn, a elektromagnes sBu\y do kompensacji siBy spr\yny w stanach, gdy na silnik jest zaBczane napicie. U\ywane s takie magnesy m.in. w urzdzeniach dzwigowych. Hamulec szynowy, u\ywane m.in. do awaryjnego hamowania tramwajów, polega na elektromagnetycznym przycigniciu pBóz hamujcych do gBówek szyn, co powoduje gwaBtowne zahamowanie skBadu. W innych hamulcach elektromagnetycznych siBa hamujca jest wytwarzana przez magnes trwaBy, a elektromagnes sBu\y do jej kompensacji, spr\yna natomiast rozBcza element wirujcy od elementu staBego. Budowa obwodu elektromagnetycznego hamulca z magnesem trwaBym zostaBa przedstawiona na rys.1. 1 2 3 ´ 4 5 7 6 8 9 Rys. 1. Hamulec elektromagnetyczny z magnesem trwaBym: 1  nieruchomy ferromagnetyczny korpus, 2  magnes trwaBy, 3  puszka ferromagnetyczna, 4  zwora ferromagnetyczna, 5  tarcza wirujca, 6  spr\yna membranowa, 7  uzwojenie, 8  tuleja ferromagnetyczna Magnes trwaBy (2) wzbudza w szczelinie roboczej ´ pole magnetyczne B´, którego linie zamykaj si w obwodzie: magnes trwaBy (2), puszka (3), szczelina (´), zwora (4), szczelina (´), tuleja (8), korpus (1), magnes trwaBy (2). Pole to powoduje przyciganie zwory (4) z siB 1 2 Fm = (1) +"+")B ds , 2µo (S ´ gdzie S jest powierzchni zwory od strony szczeliny powietrznej (rys. 2). SiBa ta jest wiksza od siBy zwrotnej spr\yny Fs i powoduje przecignicie zwory do powierzchni tarczowych S1, S2 puszki (3) i tulei (8) zgodnie z równaniem ruchu 2 d (´o -´ ) 1 = [Fm - Fs ], (2) 2 dt m gdzie ´ oznacza wspóBrzdn bie\c szczeliny powietrznej, a m  mas zwory. Zarówno siBa Fm , jak i siBa Fs s funkcjami szczeliny powietrznej ´ i obydwie rosn wraz ze zmniejszaniem si szczeliny. ´ 4 3 a) F1 S1 Fm Fs 7 8 F2 S2 b) Fm Ks´o Fs Fso ´ 0 ´o Rys. 2. a) DziaBanie siB mechanicznych na zwor, b) wykres siBy spr\yny Fs=F1+F2 i siBy magnesu Fm w funkcji dBugo[ci szczeliny SiBa spr\yny Fs = Fso + K (´ - ´ ), (3) s o przy czym: Fso  siBa statyczna (tarcia), Ks  wspóBczynnik spr\ysto[ci spr\yny. Funkcj Fm(´) mo\na wyznaczy poprzez wyznaczenie punktu pracy magnesu trwaBe- go dla kolejnych wielko[ci szczeliny ´. W powierzchniach tarczowych S1 i S2 puszki (3) i tulei (8) s zamontowane klocki ha- mulcowe. Z chwil gdy zwora (4) dotknie tych powierzchni, powstanie siBa tarcia, która jest siB hamujc Fh = µt (Fm - Fs ), (4) przy czym µt  wspóBczynnik tarcia. SiBa Fh powoduje hamowanie waBu (9) serwosilnika napdowego, natomiast je[li serwosilnik nie pracuje (n = 0), siBa Fh utrzymuje wirnik w staBym poBo\eniu uniemo\liwiajc jego obrót. Hamulec jest wyposa\ony tak\e w uzwojenie wzbudzenia (7), którego zadaniem jest kompensacja w szczelinie powietrznej pola wzbudzanego przez magnes trwaBy. Równoczesne zaBczenie napicia na serwosilnik i cewk wzbudzenia (7) powoduje spadek siBy Fm do zera i odcignicie zwory (4) przez siB Fs spr\yny membranowej (6). Równanie ruchu zwory (2) dalej obowizuje przy zaBo\eniu Fm = 0. Odblokowanie hamulca umo\liwia rozruch i wirowanie serwosilnika. WyBczenie napicia z serwosilnika odbywa si równocze[nie z wyBczeniem napicia z uzwojenia wzbudzenia (7) hamulca. Prd w uzwojeniu (7) spada do zera i w szcze- linie ´ pojawia si pole magnetyczne wzbudzane przez magnes trwaBy (2). Pole to generuje siB mechaniczn (Fm  Fs), która przyciga zwor (4), co rozpoczyna proces hamowania wirujcych mas poBczonych z waBem serwosilnika. Po zatrzymaniu si wirnika hamulec blokuje go uniemo\liwiajc jego obrót. PrzykBadem hamulca tarczowego mo\e by hamulec produkowany przez firm PHP Pohony, widok tego hamulca i jego budow wewntrzn pokazano na rys. 3. Rys. 3. Hamulec elektromagnetyczny z magnesem trwaBym firmy PHP Pohony[8] Cz[ napdzajc tego hamulca tworzy zabierak i dwie tarcze hamulcowe z okBadzinami, zabudowane i ruchome osiowo w uzbieniu zabieraka. Nieruchom cz[ci hamulca jest obudowa ze stopu niemagnetycznego wraz z korpusem magnesu trwaBego, pBytka cierna, tarcza cierna. W czole korpusu magnesu umieszczone s [ruby mocujce, u\ywane przy monta\u hamulca. Dodatkowo w hamulcu zabudowane s dwie [ruby regulacyjne, umo\liwiajce regulacj docisku pByty ciernej do spr\yn i dwie [ruby blokujce sBu\ce do utrzymania nastawionej wielko[ci szczeliny powietrznej. Zruby te opieraj si o nosy obudowy hamulca, nosy te umo\liwiaj te\ osiowe przesuwanie si pByty i tarczy ciernej. W czole korpusu magnesu od strony pByty ciernej umieszczone s spr\yny dociskowe. Midzy pByt ciern a korpusem magnesu znajduje si szczelina powietrzna. W czasie pracy hamulca wielko[ szczeliny zmienia si i tym samym zmieniaj si parametry obwodu magnetycznego i siBa hamujca. By zwikszy przenoszony moment obrotowy stosuje si wicej ni\ jedn tarcz hamulcow. Niektóre dane hamulca podano w tabeli 1. Tabela 1. Wybrane dane techniczne hamulca firmy PHP Pohony [8] Wielko[ Warto[ Moment hamujcy 50 Nm Wymiar E 105 mm Wymiar M 80 mm Prdko[ obrotowa 3000 obr/min Masa 7 kg Napicie 24 V Prd 1,74 A Pobierana moc 41,7 W SprzgBa elektromagnetyczne Mo\na je z grubsza podzieli na sprzgBa cierne i sprzgBa proszkowe. SprzgBa magnetyczne Elektromagnetyczne Elektrodynamiczne cierne po[lizgowe Proszkowe Tarczowe WielopBytkowe Obcowzbudne Samowzbudne Pier[cieniowe Wiroprdowe Zwarte W sprzgle elektromagnetycznym ciernym elementem roboczym s du\e tarcze cierne dociskane do siebie. Gdy dziaBa elektromagnes, uzyskuje si siB dociskow jednej tarczy (ruchomej), po wyBczeniu elektromagnesu tarcze oddalaj si od siebie na skutek siBy zwrotnej wytwarzanej przez spr\yn. Mo\na oczywi[cie budow zmodyfikowa tak, \e moment sprzgajcy jest wytworzony przez spr\yny, z luzowanie przez elektromagnes. Rys. 4. SprzgBo elektromagnetyczne tarczowe 1 - cewka wzbudzajca, 2 - pier[cienie [lizgowe, 3 - tarcza cierna, 4  spr\yna [2] W sprzgBach wielopBytkowych pBytki cierne dzielone s midzy poBówki sprzgBa, po wzbudzeniu elektromagnesu wszystkie pBytki s dociskane do siebie, tarcie midzy nimi dziaBa na wikszej powierzchni ni\ w hamulcach tarczowych. Rys. 5. SprzgBo elektromagnetyczne tarczowe firmy FUMO [5] Rys. 6. SprzgBo elektromagnetyczne wielopBytkowe 1 - cewka wzbudzajca, 2 - pBytki cierne, S - pier[cieD [lizgowy [2] Istniej te\ sprzgBa rewersyjne, wyposa\one w co najmniej dwa obwody elektromagnetyczne, przy czym nawrót odbywa si poprzez wyBczenie jednego obwodu i wzbudzenie drugiego, wirujcego w przeciwnym kierunku. SprzgBo proszkowe dziaBa na zasadzie dwóch wirników  wewntrznego i zewntrz- nego, przestrzeD midzy nimi jest wypeBniona proszkiem magnetycznym. Wirnik wewntrzny osadzony na wielowypu[cie waBka sprzgBowego peBni rol tarczy sprzgBa. Na wirniku zewntrznym znajduje si cewka elektromagnesu. Wzbudzenie elektromagnesu oznacza powstanie pola magnetycznego, które sprawia, \e proszek magnetyczny si zestala i przenosi obci\enie z jednej strony sprzgBa na drug. Podobna zasada dziaBania wykorzystana jest np. w amortyzatorach samochodowych wypeBnionych ciecz reologiczn o lepko[ci zale\nej od zewntrznego pola magnetycznego. Stanowisko laboratoryjne Magnesy trwaBe Zastosowane zostaBy magnesy neodymowe firmy XINXIN MP 25*12*8 [N 38], MW 22*10 [N 38], oraz firmy ENES MW 25 x 12 /N38, MW 25 x 5 / F30-magnes ferrytowy. PrzykBadowe wykresy przebiegu II wiartki ptli histerezy magnetycznej dla materiaBu N38 i F30 zostaBy zamieszczone na rys. 9 i 10. Rys. 7. Magnesy neodymowe firmy XINXIN a) MP 25*12*8 [N 38], b)MW 22*10 [N 38] Rys. 8. Magnesy firmy ENES a) MW 25 x 12 / N38 (neodymowy), MW 25 x 5 / F30 (ferrytowy) Rys. 9.PrzykBadowa charakterystyka przebiegu II wiartki ptli histerezy magnetycznej dla materiaBu N38 (magnesy neodymowe) [7] Rys. 10. PrzykBadowa charakterystyka przebiegu II wiartki ptli histerezy magnetycznej dla materiaBu F30 (magnesy ferrytowe) [7] Cz[ mechaniczna ZostaBo przygotowanych 8 identycznych podzespoBów, sBu\cych do uBo\yskowania trzpienia elektromagnesu i zminimalizowaniu siBy tarcia. PodzespóB taki skBada si z prta mocujcego z zamontowanym na nim Bo\yskiem KG 6000RS o wymiarach 26/10/8 ([rednica zewntrzna / [rednica wewntrzna/grubo[).Ao\yska s przykrcone nakrtkami, przy czym midzy Bo\yskiem a nakrtkami znajduj si dodatkowo mosi\ne podkBadki.Obudowa stanowiska skBada si z pBytki metalowej i czterech profili metalowych. SBu\y do umocowania cewki elektromagnesu i uBo\yskowania. W pBytce znajduje si szereg otworów, cz[ z nich sBu\y do regulowania odlegBo[ci midzy profilami (tym samym docisku Bo\ysk do rdzenia elektromagnesu), inne do zamocowania belki tensometrycznej. RdzeD elektromagnesu posiada specjalny uchwyt o [rednicy 12 mm, na nim jest umieszczany magnes neodymowy pier[cieniowy. Funkcj tego magnesu jest utrzymywania prosto pozostaBych magnesów. Cz[ elektryczna Cz[ elektryczna stanowiska skBada si z elektromagnesu i ukBadu pomiaru siBy.Cech charakterystyczn elektromagnesu jest to, \e ze wzgldu na magnesy neodymowe wykorzystywane do badaD jego rdzeD zostaB wykonany z miedzi. Na rdzeniu jest 14 warstw drutu po 61 zwojów ka\da, DNE 0,7mm2, rezystancja cewki wynosi R = 6&!. Do pomiaru siBy zastosowano belk tensometryczn firmy BCM model 1660 (rys. 11). Rys. 11. Belka tensometryczna BCM model 1660 wygld rzeczywisty Belka ta mierzy nacisk masy do 6 kg, na rys. 12 i 13 podano wymiary belki i sposób podBczenia. Rys. 12. Wymiary belki tensometrycznej [z instrukcji producenta] Rys. 13. Schemat podBczenia czujnika [z instrukcji producenta] Tabela 2 Parametry belki tensometrycznej Zakres wa\enia do 6kg SygnaB wyj[ciowy maksymalny 2.0±0.2 mV / V BBd pomiarowy w % maksymalnego sygnaBu 0.03 (% F.S.) BBd zerowania w % maksymalnego sygnaBu ±1.0 Przesunicie termiczne zera w %F.S./°C 0.03 Rezystancja wyj[ciowa mostka 350 ±1&! Rezystancja izolacji e" 5000M&! / 50V dc Napicie wzbudzenie mostka 9 - 12V dc/ac Kompensowany zakres temperatury pracy -10°C÷ +40°C Roboczy zakres temperatury pracy -35°C÷ +65°C Bezpieczne przeci\enie 120% warto[ci sygnaBu wyj[ciowego StopieD ochrony IP65 MateriaB stop aluminium Zasilanie +U czerwony, -U czarny SygnaB wyj[ciowy +U zielony, -U biaBy Czujnik posiada liniow charakterystyk zale\no[ci ci\aru od napicia, zostaBa ona przedstawiona na rys. 14. U[mV] 7 6 5 4 3 2 1 0 0 1 2 3 4 5 6 7 masa [kg] Rys. 14. Charakterystyka czujnika tensometrycznego Dla zapewnienia mniejszych bBdów pomiarowych przy pomiarach oscyloskopem tak niskich warto[ci napicia, do belki tensometrycznej zostaB wykonany oddzielny zasilacz prdu staBego o napiciu wyj[ciowym 12 V. CaBe stanowisko pokazane jest na rys. 15. Rys. 15. Stanowisko laboratoryjne Metodyka pomiarów Do wykonania testów i badaD na gotowym ju\ stanowisku przygotowano przekBadki aluminiowe o grubo[ci 2mm, które symuluj zu\ycie materiaBu ciernego np. tarcz czy klocków. PrzekBadek jest dziesi, przy ich pomocy odbywa si pomiar odlegBo[ci rdzenia od cewki elektromagnesu. PrzekBadki w \aden sposób nie wpBywaj na pole magnetyczne pochodzce od elektromagnesu poniewa\ s umieszczane miedzy rdzeniem, a czujnikiem tensometrycznym czyli od 14 do 12 cm od cewki elektromagnesu. Mo\na przyj \e pole w tym miejscu jest równe zero. Czujnik tensometryczny jest zamocowany tak, by strzaBka wskazywaBa kierunek dziaBania siBy. By zapewni powtarzalno[ pomiarów, przekBadki musz by ukBadane poziomo w szczelinie miedzy profilami kwadratowymi. Pomiary nale\y przeprowadzi dla cewki elektromagnesu zimnej i nagrzanej. l l + - CEWKA RDZEC ELEKTROMAGNESU Rys. 16. Rozmieszczenie osi X na stanowisku pomiarowym Zmierzone na oscyloskopie napicie nale\y przeliczy na siB zgodnie z charakterystyk czujnika dan na rys. 14. Wstawiajc do ukBadu kolejno 2,3,4,5 magnesy neodymowe o [rednicach 22 lub 1magnes nedymow o [rednicy 25 mm i cztery o [rednicy 22 mm i regulujc przekBadkami odlegBo[ (w granicach od -18 do 38 mm) ,nale\y wykona seri pomiarów siBy. Pomiary powtórzy kolejno dla 8, 10 i 12 magnesów ferrytowych. A Model sprzgBa Uzas Uwy Osc Rys. 17. Schemat ukBadu pomiarowego Opracowanie wyników pomiarów  Oszacowa wpByw temperatury cewki na wyniki pomiarów  Omówi wpByw typu magnesu na ksztaBt wyj[ciowej charakterystyki urzdzenia  Omówi wpByw szczeliny midzy magnesem a rdzeniem cewki na wyniki pomiarów  Obliczy (dla wszystkich typów magnesów) warto[ ich energii magnetycznej Literatura [1] Glinka T.: Maszyny elektryczne wzbudzane magnesami trwaBymi. Wydawnictwo Politechniki Zlskiej, Gliwice 2002, ISBN 83-7335-087-X [2] Gogolewski Z., Kuczewski Z.: Napd elektryczny. Wydawnictwo Naukowo- Techniczne, Warszawa 1972 [3] http://pl.wikipedia.org, 3.05.2008 [4] http://www.arma.com.pl, 10.05.2008 [5] http://www.fumo.com.pl, 10.05.2008 [6] http://www.maritex.com.pl 3.05.2008 [7] http://www.magnesy.eu 10.05.2008 [8] http://www.radius.pl, 3.05.2008 [9] http://www.transportszynowy.pl, 3.05.2008 [10] Micknass W., Popiol R., Springer A.: SprzgBa skrzynki biegów waBy i póBosie napdowe. Wydawnictwa Komunikacji i Aczno[ci, Warszawa 2005, ISBN 83-206- 1575-5

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Hamulec elektropneumatyczny [tryb zgodności]
Elektryczny hamulec postojowy i ręczny
elektroniczny bęben
Elektrotechnika i elektronika samochodowa Walusiak
elektronowy (2)
elektryczne gitary gon pawia
elektro zerowka
Sieci elektroenergetzcyne
song23 Elektryczne gitary Dzieci text tab
Elektroenergetyka opracowanie1
6 Gospodarka wodna elektrocieplowni
hezjod teogonia, dokument elektroniczny

więcej podobnych podstron