Оборудование

Авто-потроха: что у машинок внутри?

Устройство и принцип действия автомобильных технологий, узлов и агрегатов

Муфта вентилятора охлаждения

Муфта вентилятора охлаждения служит для обеспечения необходимого теплового режима двигателя путем автоматического регулирования степени его охлаждения. При изменении температуры потока воздуха за радиатором, муфта изменяет частоту вращения вентилятора.

Существуют различные типы таких муфт: вязкостные, гидравлические, фрикционные, электромагнитные, упругие.

Принцип действия муфты вентилятора

При жестком соединении крыльчатки охлаждающего вентилятора с каким-либо валом двигателя охлаждение было бы либо недостаточно эффективно на малых оборотах (перегрев), особенно в холодную погоду, либо избыточно эффективно на высоких оборотах (недогрев). Поэтому, для регулировки интенсивности потока воздуха, проходящего через радиатор, между валом (шкивом) и крыльчаткой вентилятора устанавливают управляющую муфту. Задача муфты — обеспечить проскальзывание крыльчатки относительно вала и тем самым снижать эффективность охлаждения, когда она не нужна.

При низкой температуре скорость вращения вентилятора минимальна, что позволяет двигателю быстрее прогреваться и заодно снижает шум от крыльчатки. По мере роста температуры обороты вентилятора также будут нарастать.

На автобусах «Икарус» устанавливали фрикционную муфту вентилятора с пневматическим приводом (своего рода сцепление). Регулирование включения и отключения здесь осуществляется сжатым воздухом, в зависимости от температуры охлаждающей жидкости. На легковых автомобилях, на некоторых грузовиках в приводе вентилятора стоит вязкостная или электромагнитная муфта.

При всех технических новациях в приводах вентиляторов двигатели внутреннего сгорания до сих пор крайне неэффективны в вопросах охлаждения (на охлаждение тратится до 30% энергии топлива, при общем КПД около 34% у бензиновых ДВС и около 50% у дизельных).

Вискомуфта вентилятора

Вискомуфта вентилятора неразборная, и поэтому не нуждается в техническом обслуживании во время эксплуатации. Она обеспечивает плавное изменение оборотов вентилятора.

Ротор муфты жестко крепится на валу (в случае Toyota — на шкиве насоса охлаждающей жидкости). По окружности диска ротора нарезаны косые зубья, которые выполняют роль насоса для перекачки масла. Корпус муфты в сборе (корпус подшипника и передняя крышка) вращается вокруг ротора на подшипнике.

С обеих сторон ротора установлены пластины, отделяющие рабочие камеры от резервуаров. Передняя (с впускными каналами A и B и возвратным каналом) закреплена на крышке ротора, задняя (с возвратным каналом) — на корпусе подшипника.

1 — биметаллическая пружина, 2 — биметаллическая пластина, 3 — впускной канал B, 4 — впускной канал A, 5 — передняя камера, 6 — возвратный канал, 7 — возвратный канал, 8 — задняя камера, 9 — передний резервуар, 10 — зубья ротора, 11 — корпус подшипника, 12 — вал ротора, 13 — корпус подшипника, 14 — задний резервуар, 15 — задняя делительная пластина, 16 — ротор, 17 — передняя делительная пластина, 18 — передняя крышка.

Рабочие камеры представляют собой «лабиринты», образованные ребрами на роторе и на делительных пластинах. Момент передается от ротора к корпусу за счет «внутреннего трения» в силиконовом масле. Биметаллическая пружина, установленная с внешней стороны корпуса муфты, перемещает пластину, открывая и закрывая впускные каналы и регулируя перетекание масла в зависимости от температуры воздуха.

Работа вискомуфты вентилятора

1. Холодный воздух. При вращении ротора его зубья через возвратные каналы «откачивают» в передний резервуар масло из обоих камер и заднего резервуара. В результате его количество в камерах падает, передача усилия через жидкость уменьшается и частота вращения вентилятора становится значительно ниже частоты вращения ведущего ротора.

2. Теплый воздух. Под действием центробежной силы масло из переднего резервуара вытесняется в переднюю камеру через открывшийся впускной канал A. «Вязкое трение» между ротором и передней пластиной возрастает, а разница в частоте вращения уменьшается.

3. Горячий воздух. Открываются оба впускных канала, после чего масло поступает в обе рабочих камеры. Объем жидкости в них и «трение» максимальны, так что максимальна и передача вращения через муфту.

Поскольку управление оборотами происходит за счет изменения объема силиконового масла в полостях муфты, то его утечка неизбежно ведет к снижению скорости вращения вентилятора и возможному перегреву двигателя.

Часть муфт ранней конструкции не имела заднего резервуара. Поскольку после остановки двигателя масло стекает в нижнюю часть муфты, то здесь его уровень в камерах значительно увеличивался и сразу после запуска двигателя, когда «трение» между ротором и пластинами достаточно велико, частота вращения вентилятора нарастала слишком сильно. При наличии заднего резервуара уровень жидкости в камерах на заглушенном двигателе оказывается ниже, а после запуска падает быстрее — в результате снижается уровень шума от вентилятора.

Электромагнитная муфта вентилятора

Электромагнитная муфта — самая простая по конструкции и имеет возможность полностью выключать вентилятор (размыкать вал). Минусом электромагнитной муфты является невозможность плавного включения (наличие лишь двух состояний, включено-выключено).

Муфта состоит из электромагнита, который установлен на ступице вентилятора. Ступица соединена пластинчатой пружиной с якорем, который свободно вращается вместе с ней на подшипнике. Тепловое реле срабатывает при достижении температуры охлаждающей жидкости в верхнем бачке радиатора, значения 85-90° С. Контакты реле замыкаются, в катушку поступает электрический ток, под действием которого она притягивает к себе якорь, и ступица вместе с вентилятором начинает вращаться. Если температура охлаждающей жидкости понижается до 80-85° С, то контакты теплового реле размыкаются и вентилятор отключается.

Источник

Электромагнитная муфта привода вентилятора

Предложение относится к транспортному машиностроению и, в частности, может быть использовано в двигателестроении. Электромагнитная муфта привода вентилятора направлена на уменьшение потребления электрической энергии электромагнитной муфтой привода вентилятора и уменьшения механических потерь мощности двигателя на привод генератора, увеличение надежности системы охлаждения двигателя при выходе из строя электрической части электромагнитной муфты привода вентилятора, снижение трудоемкости технического обслуживания электромагнитной муфты привода вентилятора. Электромагнитная муфта привода вентилятора содержит неподвижную электромагнитную катушку 1, шкив 2, подшипник 3, ступицу 4, фрикционный диск ступицы 5, фрикционный диск шкива 6 и распорную пружинную шайбу 7.

Предложение относится к транспортному машиностроению и, в частности, может быть использовано в двигателестроении.

Известна электромагнитная муфта привода вентилятора (Окольников В.В., Ющенко В.И., Келлер А.В., Бердников А.А., Смолин А.Б., Гурин А.С., Семендяев К.Н. Полноприводные автомобили КАМАЗ. Устройство и эксплуатация. — Набережные челны, 2006. — С.58-59), состоящая из неподвижной электромагнитной катушки, шкива, подшипника, ступицы, фрикционного диска ступицы.

Указанное техническое решение является наиболее близким к заявленному по технической сущности и достигаемому результату и принято за прототип. Однако недостатками данной электромагнитной муфты привода вентилятора являются: при работе на двигателях грузовых автомобилей чаще всего электромагнитная муфта привода вентилятора находится во включенном состоянии и потребляет электрическую энергию, что нагружает генераторную установку, а следовательно, увеличивает механические потери мощности двигателя на привод генератора; при выходе из строя электрической части электромагнитной муфты привода вентилятора необходимо выполнить ряд трудоемких мероприятий по включению муфты с целью исключения перегрева двигателя; при техническом обслуживании необходимо выполнять регулировочные работы.

Задачами предложения являются: уменьшить потребление электрической энергии электромагнитной муфтой привода вентилятора и уменьшить механические потери мощности двигателя на привод генератора; увеличить надежность системы охлаждения двигателя при выходе из строя электрической части электромагнитной муфты привода вентилятора; снизить трудоемкость технического обслуживания электромагнитной муфты привода вентилятора.

Решение поставленной задачи достигается тем, что электромагнитная муфта привода вентилятора, содержащая неподвижную электромагнитную катушку, шкив, подшипник, ступицу, фрикционный диск ступицы, снабжена фрикционным диском шкива и распорной пружинной шайбой.

Отличительными признаками от прототипа является то, что электромагнитная муфта привода вентилятора снабжена фрикционным диском шкива и распорной пружинной шайбой.

Анализ предлагаемого решения и прототипа позволяет сделать вывод о его соответствии условиям патентоспособности полезной модели.

На фиг.1 дана принципиальная схема предлагаемой электромагнитной муфты привода вентилятора.

Электромагнитная муфта привода вентилятора содержит неподвижную электромагнитную катушку 1, шкив 2, подшипник 3, ступицу 4, фрикционный диск ступицы 5, фрикционный диск шкива 6 и распорную пружинную шайбу 7.

Работает электромагнитная муфта привода вентилятора следующим образом. Шкив 2 получает постоянное вращение от коленчатого вала двигателя. В потоке охлаждающей жидкости на входе в двигатель устанавливается термобиметаллический датчик управления электромагнитной муфтой привода вентилятора. При температуре охлаждающей жидкости ниже рабочей термобиметаллический датчик замыкает электрическую цепь электромагнитной катушки 1, и фрикционный диск шкива 6 под действием электромагнитных сил, преодолевая усилие распорной пружинной шайбы 7, прижимается к шкиву 2, образуя зазор между фрикционными дисками 5 и 6. Крутящий момент на вентилятор, крепящийся на ступицу 4, не передается.

При повышении охлаждающей жидкости системы охлаждения до температуры, превышающей рабочую, термобиметаллический датчик размыкает электрическую цепь электромагнитной катушки 1, и усилием распорной пружинной шайбы 7 фрикционный диск шкива 6 перемещается по шлицам шкива 2 и прижимается к фрикционному диску ступицы 5. При этом крутящий момент передается от коленчатого вала двигателя через шкив 2, шлицы шкива 2, фрикционный диск шкива 6, посредством сил трения на фрикционный диск ступицы 5 и ступицу 4, на которой крепится вентилятор. Вентилятор начнет вращаться.

При понижении температуры охлаждающей жидкости ниже рабочей термобиметаллический датчик вновь замыкает электрическую цепь электромагнитной катушки 1 и фрикционный диск шкива 6 под действием электромагнитных сил прижимается к шкиву 2, восстанавливая зазор между фрикционными дисками 5 и 6.

В случае отказа термобиметаллического датчика или прерывании электрической цепи электромагнитной катушки 1, исходя из принципа работы электромагнитной муфты привода вентилятора, вентилятор будет постоянно получать вращение, что не вызовет перегрева двигателя.

Конструкция электромагнитной муфты привода вентилятора исключает выполнения регулировочных работ, что понижает трудоемкость технического обслуживания.

Таким образом, принятое техническое решение позволяет уменьшить потребление электрической энергии электромагнитной муфтой привода вентилятора, что уменьшает нагрузку на генераторную установку и повышает мощность двигателя, повышает надежность системы охлаждения двигателя при выходе из строя электрической части электромагнитной муфты привода вентилятора и уменьшает трудоемкость технического обслуживания.

Электромагнитная муфта привода вентилятора, содержащая неподвижную электромагнитную катушку, шкив, подшипник, ступицу, фрикционный диск ступицы, отличающаяся тем, что она снабжена фрикционным диском шкива и распорной пружинной шайбой.

Источник



Электромагнитная муфта

Важным элементом различных конструкций можно назвать муфту. Современные технологические возможности позволили получить более сложные устройства, которые характеризуются более привлекательными эксплуатационными характеристиками. Электромагнитные муфты можно назвать современным предложением. Они устанавливаются на современных автомобилях и многих других устройствах. Довольно сложная конструкция и непростой принцип действия определяет то, что нужно четко разбираться в подобном устройстве для обеспечения его качественного обслуживания. Рассмотрим все особенности данного вопроса подробнее.

Что такое электромуфта?

Электромагнитная муфта представлена специальным устройством для решения самых различных задач, большинство из которых связано с соединением и разъединением пары, находящейся в зацеплении. Производятся электромагнитные муфты для станков и других узлов транспортных средств или тепловозов. При этом выделяют несколько основных разновидностей подобных конструкций:

1. Механизмы фрикционного типа конусные и дисковые.
2. Электромагнитная муфта зубчатого типа считается специфическим вариантом исполнения, так как рабочая часть представлена сочетанием различных зубьев.
3. Порошковая электромагнитная муфта является современным вариантом исполнения, так как она обеспечивает осевое смещение при необходимости.

Электромуфта является промежуточным соединительным элементом. Принцип действия заключается в использовании основных свойств электрического тока для генерации электродвижущей силы.

При этом он может выполнять самые различные функции, к примеру, защиту основного устройства от перегрева или управление.

Принцип работы муфты электромагнитной

Электромагнитная муфта может обладать самой различной конструкцией, но также выделяют и классический вариант исполнения. Его особенности заключаются в следующем:

1. Основными элементами можно назвать два ротора, один из которого представлен железным диском с тонким концевым выступом.
2. Внутренняя часть оснащается полюсными наконечниками, которые обеспечивают радиальное смещение. Для передачи тока создается обмотка, она подключается к источнику питания через контактные кольца. Часть этого элемента располагается на валу.
3. Рассматриваемая муфта магнитная имеет второй ротор, который представлен цилиндрическим валом со специальными пазами, расположены параллельно основной оси. Они создаются для того, чтобы можно было вставлять специальные бруски с полюсными наконечниками.

Рассматриваемая муфта на постоянных магнитах обладает довольно сложной конструкцией, за счет чего обеспечивается точная и надежная работа. Принцип действия устройства следующий:

1. При появлении тока возникает электромагнитное поле, которое пересекается с проводником и начинает взаимодействовать.
2. Подобное совмещение становится причиной возникновения электродвижущей силы. Ее может быть вполне достаточно для перемещения подвижного элемента с учетом преодоления определенного усилия.
3. При изготовлении этой детали применяется брусок меди, который и обеспечивает замыкание цепи. По ним проходит ток, за счет которого и появляется электромагнитная сила.
4. Возникающие поля обеспечивают ведомого ротора за ведущим, при этом запоздание несущественное.

Подобный принцип работы применяется при создании самых различных механизмов. При этом устройство станка позволяет прекращать передачу вращающего момента в течение нескольких долей секунды, что и определяет его распространение.

Размагничивание электромагнитной муфты происходит за счет отключение источника питания. При этом особые свойства материала определяют то, что магнитное поле пропадает практически сразу, за счет чего происходит обратное движение подвижного элемента. Используемые обмотки электромагнита рассчитаны на достаточно большое количество таков сцепления и расцепления ведущего элемента с ведомым.

При рассмотрении того, что такое электромагнитная муфта также нужно уделить внимание свойств применяемых материалов при ее изготовлении.

Только специальные сплавы обладают магнитными свойствами, которые обеспечивают требуемые условия эксплуатации.

Передача момента на муфту может проводится от электрического двигателя и других подобных элементов. Размеры всех габаритов в большинстве случаев стандартизируются, однако есть возможность заказать производство механизма под заказ. Классификация, как правило, проводится по области применения и многим другим признакам.

Классификация электромуфт

В большинстве случаев электромуфты классифицируются по тому, в какой области они применяются. Чаще всего применяется электромагнитная фрикционная муфта. Она обладает следующими свойствами:

1. Устройство может применяться для снижения вероятности воздействия импульсных нагрузок.
2. На холостом ходу конструктивные особенности определяют незначительные потери. Этот момент определяет то, что основные элементы не нагреваются при эксплуатации.
3. Есть возможность провести быстрый пуск механизма даже в случае, если оно находится под большой нагрузкой.

Рассматриваемый тип механизма делится на несколько основных типов:

1. Контактные.
2. Тормозные.
3. Бесконтактные.

Довольно част встречается муфта электромагнитная тормозная, которая может снизить количество оборотов при работе.

Вариант исполнения кондиционерного компрессора представлена в виде узла, который состоит из следующих элементов:

1. Катушки электромагнитного типа. Она изготавливается при применении специальных сплавов, которые характеризуются определенными свойствами. Катушка требуется для непосредственной генерации электромагнитного поля.
2. Пластин прижимного типа. Этот элемент конструкции должен характеризоваться высокой прочностью.
3. Шкива, который передает усилие от электрического двигателя. Привод подобного типа получил довольно широкое распространение, так как он обеспечивает защиту устройства от перегрева при большой нагрузке. За счет смены шкивов есть возможность регулировать количество оборотов на выходе.

В рассматриваемом случае на катушку подается электричество, которое образует электромагнитное поле. За счет этого происходит притягивание прижимной пластины к шкиву. Подобное перемещение дает свободу валу, и механизм начинает работать.

Компрессорные установки получили весьма широкое распространение. Именно поэтому нужно уделять внимание следующим дефектам:

1. Довольно часто встречается ситуация, когда подшипник шкива деформируется. В этом случае достаточно провести замену элемента.
2. Прижимная пластина изготавливается из тонкого метала, поэтому на момент эксплуатации она может деформироваться. Кроме этого, проблема возникает в случае неправильной установки зазора.
3. Встречается ситуация сгорания самой муфты. Она чаще всего связана с высоким напряжением, которое подается на катушку.

Развитие современных технологий определило то, что в автомобилях проводится установка электромагнитной муфты сцепления. Она делиться на несколько различных типов в зависимости от привода:

1. Гидравлический. Этот вариант исполнения характеризуется тем, что передача усилия осуществляется за счет жидкости в системе. Масло и вода хорошо подходят для передачи усилия. Однако, гидравлический привод на сегодняшний день характеризуется относительно низкой надежностью.
2. Механический. Подобное устройство характеризуется тем, что передача усилия проводится за счет сочетания различных элементов. Примером можно назвать звездочки, шестерни и другие детали.
3. Муфта сцепления электромагнитная.

Наиболее распространен последний тип механизма. При этом он также классифицируется на несколько основных типов:

1. По показателю трения выделяют мокрые и сухие. В последнее время большое распространение получили варианты исполнения, которые могут работать только при добавлении масла.
2. Классификация проводится и по режиму включения: непостоянные и постоянные.
3. Выделяют муфты с одним или несколькими ведомыми дисками. Выбор проводится в зависимости от того, какие требуются эксплуатационные характеристики.
4. По виду управления также выделяют несколько основных видов механизма. Примером можно назвать механический, гидравлический и комбинированный.

В отдельную группу включены электромагнитные порошковые муфты. Они представлены сочетанием веществ, которые при взаимодействии могут обеспечивать прочную связь.

Этот современный вариант исполнения встречается в случае, когда нужно обеспечить смещение соединяемых элементов относительно друг друга на момент эксплуатации.

Элементы защиты, электромагнитные фрикционные многодисковые муфты

Подобная электромуфта чаще всего устанавливается на станках с блоком числового программного управления. К достоинствам отнесем следующие моменты:

1. Компактность. За счет этого есть возможность проводить установку электромагнитной муфты в современные устройства. С каждым годом размеры устройства существенно уменьшаются, за счет чего расширяется область применения.
2. Надежность. Этот параметр считается наиболее важным при выборе практически любой муфты. Применение специальных материалов и контроль качества на всех этапах производства позволяет достигнуть наиболее высокого показателя надежности.
3. Малогабаритность. Этот параметр определяет легкость в транспортировке и многие другие положительные параметры.

Этот вариант исполнения характеризуется довольно высокими эксплуатационными характеристиками, за счет которой он получил широкое распространение. Основными частями конструкции можно назвать:

1. Корпус. В большинстве случаев он изготавливается при применении стали, которая характеризуется повышенной устойчивостью к воздействию окружающей среды. Предназначение корпуса заключается в защите внутренних элементов.
2. Катушка. Этот элемент предназначен для непосредственного создания электромагнитного поля, за счет которого и происходит смещение основных элементов. Катушка рассчитана на воздействие определенного электрического тока, слишком высокое напряжение оказывает негативное воздействие.
3. Группа дисков фрикционного типа. При изготовлении пакета фрикционных дисков применяется специальный сплав, характеризующийся определенными магнитными свойствами.
4. Поводок и нажимной диск.
5. На корпусе есть насаженное кольцо, изготавливаемый из изоляционного материала.
6. Ток подается при помощи контактной щетки. Именно она в большинстве случаев выходит из строя на момент эксплуатации механизма.

Исключить вероятность возникновения короткого замыкания можно при помощи вырезанных отверстий в дисках. На момент подачи электрического тока создается электромагнитное поле, которое замыкается при помощи фрикционного диска. Именно за счет этого создается притягивающая сила, за которой происходит смещение основной части.

Встречается несколько вариантов исполнения подобных конструкций. Примером можно назвать устройство с вынесенным и магнитопроводящим диском.

Преимущество соединений при помощи электромуфт

Рассматриваемое устройство получило весьма широкое распространение. Это можно связать с тем, что оно обладает достаточно большим количеством преимуществ, которые должны учитываться. Наиболее важными считаются приведенные ниже:

1. Надежность. При подаче электрического тока устройство проводит разъединение отдельных элементов в течение короткого промежутка времени. При этом электромагнитное поле не подвержено воздействию окружающей среды, поэтому существенных проблем при работе, как правило, не возникает.
2. Сохранение основных свойств на протяжении длительного периода. Важным критерием выбора подобных устройств можно назвать именно эксплуатационный срок. За счет применения специальных материалов этот показатель в рассматриваемом случае существенно расширен.
3. Срабатывание в течение нескольких долей секунд. Подобный результат свойственен относительно небольшому количеству устройств рассматриваемой категории. Время срабатывания – параметр, который учитывается при выборе муфты.
4. Возможность исполнения для достижения самых различных целей, к примеру, защиты устройства или дистанционное управление.
5. Компактность и небольшой вес. Эти параметры считаются также довольно важными, так как слишком большой вес оказывает нагрузку на основную конструкцию. Компактность позволяет проводить встраивание устройства в самые различные конструкции.

Однако есть несколько существенных недостатков, которые должны учитываться. Примером можно назвать то, что устройство стоит достаточно дорого, а обслуживание должно проводится исключительно специалистом. Кроме этого, эксплуатация при несоблюдении основных рекомендаций может стать причиной повышенного износа. Не стоит забывать о том, что для работы устройства требуется электрический ток, который и обуславливает появление требуемого электромагнитного поля.

Область применения

Устройство получило весьма широкое применение, так как обеспечивает соединение нескольких элементов и их разъединения при необходимости. Область применения следующая:

1. Автомобили и другие транспортные средства имеют узлы, которые снабжаются электромагнитной муфтой.
2. В последнее время все чаще устройство устанавливается в станки с ЧПУ. Это связано с тем, что к их работе предъявляются требования по высокой точности работы.
3. Было разработано несколько типов различных устройств, которые могут выступать в качестве промежуточного элемента. Применять муфты могут для достижения самых различных целей, к примеру, защиты устройства от перегрева путем отключения привода при срабатывании датчика.

В целом можно сказать, что использование электрического тока для генерации сигнала позволяет существенно расширить область применения устройства. Это связано с возможность передачи сигнала от различных датчиков.

В заключение отметим, что электромагнитные муфты выпускают самые различные организации. Рекомендуется уделять внимание продукции исключительно известных производителей, так как заявленные параметры соответствуют реальным. При изготовлении могут применяться самые различные материалы, уделяется внимание защите от воздействия окружающей среды.

Источник