Муфта двойного управления

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт тепло- и массообмена им. А.В.Лыкова Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Коробко Евгения Викторовна Кузьмин Владимир Алексеевич Баштовая Елена Айзиковна Глеб Владимир Константинович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт теплои массообмена им. А.В.Лыкова Национальной академии наук Беларуси(57) 1. Муфта двойного управления, содержащая ведущую полумуфту, выполненную в виде магнитопровода с катушкой возбуждения, подключенной к источнику постоянного тока, и ведомую полумуфту, ведущий и ведомый валы которых расположены на одной оси, а также рабочую суспензию, отличающаяся тем, что ведущая полумуфта выполнена в виде разъемного соединения корпусной части, снабженной уплотнительным кольцом, и самого магнитопровода с образованием в нем полости, по периметру которой установлено изоляционное кольцо, ведомая полумуфта содержит диск, который неподвижно закреплен на ведомом валу и расположен по центру полости с зазором, заполненным рабочей суспензией, чувствительной к магнитному и электрическому полям, а также снабжен металлической и электроизоляционной втулками, причем в последней установлено уплотнительное 59382010.02.28 кольцо, а металлическая втулка связана с источником электрического напряжения, при этом ведущая и ведомая полумуфты жестко связаны опорным кронштейном с помощью колец, закрепленных в нем, и установленных на соответствующих валах с возможностью их вращения. 2. Муфта по п. 1, отличающаяся тем, что металлическая втулка снабжена буртиком,связывающим ее с диском ведомой полумуфты с помощью резьбового соединения.(56) 1. 1070353, МПК 16 27/00, 1983. 2. А.с. СССР 1326809, МПК 16 37/02, 1985. Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована в качестве сцепной, предохранительной или пусковой муфты, в частности в системах автоматического регулирования. Известна электрореологическая муфта 1, в которой крутящий момент, передаваемый жидкостью, регулируется по величине электрическим полем. Электрореологическая жидкость в этой муфте помещена в зазор между двумя соосно расположенными полумуфтами. При подаче электрического напряжения на полумуфты в зазоре образуются структуры из частиц твердой дисперсной фазы жидкости, обеспечивающие повышение эффективной вязкости жидкости, благодаря чему крутящий момент от одной полумуфты передается другой. Муфта вращается как одно целое, передавая крутящий момент внешнему механизму (например, барабану для намотки нитей). Недостатком данной муфты является небольшой передаваемый крутящий момент,ввиду того, что образованные структуры недостаточно прочные. Наиболее близкой к предлагаемому решению, принятой за прототип, является электромагнитная порошковая муфта 2. Данная муфта относится к муфте двойного управления, так как крутящий момент, передаваемый муфтой, регулируется по величине двумя параметрами температурой нагрева термочувствительного вещества и напряженностью создаваемого магнитного поля. Муфта состоит из расположенной на ведущем валу ведущей полумуфты, выполненной в виде магнитопровода из магнитомягкого материала с полюсными наконечниками и катушкой возбуждения, подключенной к источнику постоянного тока. На ведомом валу,расположенном на одной оси с ведущим валом, расположена ведомая полумуфта, выполненная в виде герметичного полого цилиндра из немагнитного высокотеплопроводного материала, заполненного ферромагнитной (рабочей) суспензией с дисперсионной средой в виде термочувствительного вещества, имеющего существенную зависимость вязкости от температуры (например, воск). На ведомой полумуфте (герметичном полом цилиндре) расположен нагреватель (например, нихромовая спираль). Муфта работает следующим образом. При подключении катушки возбуждения к источнику постоянного тока между полюсами магнитопровода возникает магнитное поле с напряженностью, пропорциональной току возбуждения, которое вращается вместе с ведущим валом. Вследствие наличия вращательного момента в ферромагнитной суспензии под воздействием вращающегося магнитного поля, на ведомой полумуфте возникает вращающий момент, пропорциональный напряженности магнитного поля. При включении нагревателя происходит быстрый разогрев полого цилиндра и ферромагнитной суспензии и, как следствие, уменьшение вязкости дисперсионной среды. Это приводит к изменению характеристики муфты,определяемой соотношением вращающего момента на ведомом валу к напряженности магнитного поля катушки возбуждения. 59382010.02.28 Недостатком муфты является то, что она обеспечивает небольшой диапазон регулирования величины крутящего момента, а также инерционна в работе ввиду необходимости нагревания и охлаждения рабочей суспензии. Задачей предлагаемой полезной модели является повышение силовой характеристики муфты и расширение диапазона регулирования величины передаваемого крутящего момента. Задача решается следующим образом. Известная муфта двойного управления содержит ведущую полумуфту, выполненную в виде магнитопровода с катушкой возбуждения, подключенной к источнику постоянного тока, и ведомую полумуфту, ведущий и ведомый валы которых расположены на одной оси, а также рабочую суспензию. Согласно предлагаемому техническому решению, ведущая полумуфта выполнена в виде разъемного соединения корпусной части, снабженной уплотнительным кольцом, и самого магнитопровода с образованием в нем полости, по периметру которой установлено изоляционное кольцо, ведомая полумуфта содержит диск, который неподвижно закреплен на ведомом валу и расположен по центру полости с зазором, заполненным рабочей суспензией, чувствительной к магнитному и электрическому полям, а также снабжен металлической и электроизоляционной втулками, причем в последней установлено уплотнительное кольцо, а металлическая втулка связана с источником электрического напряжения, при этом ведущая и ведомая полумуфты жестко связаны опорным кронштейном с помощью колец, закрепленных в нем, и установленных на соответствующих валах с возможностью их вращения. Кроме того, металлическая втулка снабжена буртиком, связывающим ее с диском ведомой полумуфты с помощью резьбового соединения. Таким образом, предлагаемая конструкция муфты обеспечивает возможность двойного управления с использованием как магнитореологических, так и электрореологических свойств рабочей суспензии, что повышает силовую характеристику предлагаемой муфты,то есть передаваемый ею крутящий момент, и расширяет диапазон регулирования величины крутящего момента. На фигуре показан общий вид предлагаемой муфты в разрезе. Муфта двойного управления содержит ведущую полумуфту, состоящую из корпусной части 1, снабженной уплотнительным кольцом 2 и ведущим валом 3, и самого магнитопровода 4, присоединенного к корпусной части 1 с помощью разъемного соединения 5 с образованием в нем полости 8. Магнитопровод 4 заземлен. В магнитопроводе 4 размещена катушка возбуждения 6, связанная с источником постоянного тока 7 для создания магнитного поля в полости 8. По периметру полости 8 размещено изоляционное кольцо 9, примыкающее к катушке возбуждения 6. Ведомая полумуфта содержит диск 10, который неподвижно закреплен на ведомом валу 11 и расположен по центру полости 8 с зазором, заполненным рабочей суспензией 12, чувствительной к магнитному и электрическому полям. На валу 11 неподвижно установлена металлическая втулка 13, оснащенная буртиком 14, посредством которого она присоединена к диску 10 с помощью резьбового соединения 15. Втулка 13 связана с источником электрического напряжения (на фигуре не показан) и служит для передачи электрического потенциала диску 10. На металлической втулке 13 установлена электроизоляционная втулка 16, которая служит опорой для магнитопровода 4. Внутри втулки 16 установлено уплотнительное кольцо 17. В кольцах 18, неподвижно закрепленных на одной оси в опорном кронштейне 19, установлены ведущий вал 3 и ведомый вал 11 с возможностью их вращения. Таким образом, ведущая и ведомая полумуфты жестко связаны опорным кронштейном 19, причем ведущий вал 3 и ведомый вал 11 расположены на одной оси вращения. Изоляционное кольцо 9, ведомый вал 11, втулка 16 и кольца 18 изготовлены из электроизоляционного материала (например, керамики). В качестве рабочей суспензии 12,чувствительной к воздействию магнитного и электрического полей, применяют, напри 3 59382010.02.28 мер, электрореологическую суспензию диатомита в трансформаторном масле с добавкой в нее частиц карбонильного железа, предварительно обработанных раствором полистирола в толуоле. Такие частицы приобретают свойства диэлектрика и, так же как и частицы диатомита, структурируются в дисперсионной среде в электрическом поле в виде упругих мостиков, повышая эффективную вязкость рабочей суспензии. В данной рабочей суспензии трансформаторное масло является дисперсионной средой, а частицы диатомита и карбонильного железа - твердой дисперсной фазой. Подвод электрического потенциала к составным элементам муфты осуществляется известным способом, например скользящими контактами (на фигуре не показаны), прикрепленными к опорному кронштейну 19. Работа муфты осуществляется следующим образом. В исходном (обесточенном) положении муфты, ведущая полумуфта, состоящая из корпусной части 1, и связанная с магнитопроводом 4 разъемным соединением 5, вращается в кольце 18, установленном в опорном кронштейне 19, под воздействием крутящего момента, передаваемого от внешнего источника (например, от электродвигателя) (на фигуре не показан) ведущему валу 3. Поскольку диск 10 расположен по центру полости 8 с зазором, заполненным рабочей суспензией 12, а также снабжен металлической втулкой 13 и электроизоляционной втулкой 16, ведомая полумуфта остается неподвижной. При подаче электрического тока на катушку возбуждения 6 от источника постоянного тока 7 магнитопровод 4 образует магнитный поток, пересекающий полость 8 с установленным в нем изоляционным кольцом 9. Созданное при этом магнитное поле воздействует на рабочую суспензию 12, увеличивая ее эффективную вязкость, зависящую от напряженности магнитного поля катушки возбуждения 6, за счет образования ориентированных вдоль магнитных силовых линий упругих мостиков из частиц карбонильного железа, связанных между собой и с ведущей и ведомой полумуфтами, что обеспечивает возрастание силовой характеристики муфты. Время срабатывания муфты, т.е. время от подачи тока до сцепления ведущей и ведомой полумуфт, составляет десятые доли секунды. При одновременной подаче напряжения от источника электрического напряжения (на фигуре не показан) на диск 10 через буртик 14 втулки 13, в зазоре между диском 10 и ведущей полумуфтой, заполненном рабочей суспензией 12, возникает электрическое поле,напряженность которого регулируется величиной подаваемого напряжения. Вследствие структурообразования частиц твердой дисперсной фазы, которое происходит практически мгновенно, воспринимающих воздействие электрического поля, происходит дополнительное повышение эффективной вязкости рабочей суспензии 12. Упругие мостики из частиц твердой дисперсной фазы, образованные в зазоре, двигаясь с ведущей полумуфтой, увлекают за собой диск 10 и, связанную с ним посредством буртика 14 и резьбового соединения 15, втулку 13, которая передает крутящий момент на вал 11 ведомой полумуфты. Уплотнительные кольца 2 и 17 предохраняют муфту от вытекания рабочей суспензии 12 из полости 8. Расположение диска 10 по центру полости 8 обеспечивает безопасную работу муфты, поскольку при сдвиге диска вдоль оси муфты,при уменьшенном зазоре возможен электрический пробой через суспензию с потерей работоспособности муфты. Одновременное воздействие электрическим и магнитным полями на рабочую суспензию, чувствительную к двум внешним полям, позволяет не только повысить силовую характеристику муфты двойного управления, вплоть до жесткого сцепления полумуфт между собой, но и расширить диапазон изменения величины передаваемого крутящего момента за счет регулирования прилагаемых электрического напряжения и силы тока. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4