Выбор турбомуфты

Начнем с азов

Гидромуфты (тубомуфты) обеспечивают передачу крутящего момента от привода (электродвигателя)к исполнительному механизму. При этом в гидромуфте отсутствуют трущующиеся части. Одно из назначений предохранительных гидромуфт - это плавный пуск исполнительного механизма (уменьшение пусковой нагрузки на электродвигатель) и защита привода при заклинивании исполнительного механизма.

Принцип действия турбомуфты.

Для уяснения принципа действия турбомуфты рассмотрим гидродинамическую передачу (рис.1), состоящую из центробежного насоса и радиально-осевой турбины. Вал насоса соединен с валом приводного двигателя (электрического или дизельного), а вал турбины с входным валом трансмиссии машины. Работа такого привода основана на использовании кинетической энергии жидкости или иными словами за счет ее динамического (скоростного) напора в процессе взаимодействия с лопатками турбины. Насос связан с турбиной соответствующим трубопроводом. Всасывая жидкость из бака, насос подает ее через трубопровод в турбину. При этом в насосе механическая энергия двигателя преобразуется в кинетическую энергию жидкости, скоростной поток которой попадает с ударом и некоторым торможением на вход лопаток турбины. Дальнейшее торможение жидкости в турбине происходит при ее протекании к оси вращения по лопаткам, которые нагружаются силами Кориолиса, в связи с тем, что частицы жидкости участвуют в двух движениях: с одной стороны во вращении вместе с колесом, а с другой стороны движутся по его лопаткам. Таким образом, совместное действие сил удара струй жидкости в лопатки турбины при входе потока в это колесо и сил Кориолиса, воздействующих на лопатки при протекании потока в каналах, вызывает вращение вала указанного колеса. Это значит, что подведенная к турбине кинетическая энергия потока преобразуется в ней в механическую энергию, необходимую для совершения работы машиной.

В центре рис.1 схематично изображена собственно турбомуфта, содержащая те же насос, турбину и соединенную с насосом крышку. В такой конструкции уже нет бака и трубопроводов, а сами насос и турбина имеют минимальный осевой зазор, что позволили существенно увеличить КПД передачи.



На рис.2a и рис.2b показана предохранительная турбомуфта (гидромуфта). Насос 1 (внутреннее лопаточное колесо на рис 2.a) гидромуфты соединяется с валом приводного двигателя, а вал турбины 2 (внешнее лопаточное колесо на рис.2a), как и положено, с входным валом рабочей машины. Оба колеса, имеющие небольшой зазор по торцам лопаток, вращаются на одной геометрической оси. Крышка 3 (рис.2a) совместно с турбиной 2 образуют замкнутый объем, в который заливается масло или иные рабочие жидкости (РЖ). Оба рабочих колеса снабжены плоскими радиальными лопатками, а собственно полость межлопаточных каналов колес образует рабочую полость, в которой при взаимодействии колес формируется крутящий момент, передаваемый посредством жидкости от ведущего колеса (насоса) к ведомому колесу (турбине). Передача энергии в гидромуфте реализуется без контакта и износа ее силовых рабочих элементов.




Предохранительные свойства и автоматичность срабатывания.

Гидромуфты предохранительного типа обеспечивают надежную и стабильную защиту от недопустимых перегрузок двигателя, механической передачи и машины в целом. Предельное значение крутящего момента гидромуфты определяется лишь количеством жидкости в ее полости. Гидромуфты этого типа широко применяются в приводах машин, работа которых сопряжена с частыми перегрузками. Гидромуфты защищают машины также и в режимах разгона при повышенных пусковых нагрузках и большом моменте инерции быстровращающихся роторов.

В гидромуфте (рис.2) физический механизм защиты от перегрузки состоит в том, что с ростом момента сопротивления на валу турбины 2 уменьшается и ее скорость вплоть до полной остановки. Поток жидкости, находящийся в каналах этого колеса опускается в центральную дополнительную камеру и заполняет ее. Насос 1 в этом режиме отсасывает из этой камеры определенное количество жидкости, но в тот же самый момент времени в нее из турбины 2 (под избыточным напором насоса 1) подается ровно такое же количество жидкости. Таким образом, наступает динамическое равновесие в потоке, при котором постоянно часть жидкости аккумулируется в центральной камере, а уменьшенное количество жидкости, циркулирует в каналах колес, что приводит к необходимому снижению крутящего момента. Аналогичная картина имеет место при пуске, но процесс протекает в обратном порядке.

Предохранительная гидромуфта обладает высоким быстродействием при экстренных и пиковых нагрузках за доли секунды снижает крутящий момент до значения, соответствующего моменту при скольжении 100%. При снятии с машины нерегламентированной нагрузки гидромуфта автоматически переходит в рабочий режим с минимальным скольжением.


Плавность пуска машин

Предохранительные гидромуфты позволяет плавно страгивать машину и разгружать двигатель при его пуске. Обусловлено это тем, что момент гидромуфты, как указано выше, при возрастании скорости двигателя постепенно увеличивается с нуля по закону квадратичной параболы.

Для ряда машин по условиям эксплуатации требуется особо высокая плавность пуска, для чего необходимо снижение пускового вращающего момента до значений 1,2 - 1,4 от номинальной величины. Исключительно важно это, например, для пуска ленточных конвейеров большой длины, в которых используется резинотканевая или синтетическая лента. При выполнении указанного снижения пускового момента исключаются опасные динамические колебания в ленте и ее пробуксовка по тяговым барабанам. Для этой цели созданы гидромуфты пуско-предохранительного типа.
Гидромуфта отличается от обычной предохранительной гидромуфты тем, что к ее крышке присоединена камера.

Убедительные преимущества

1. Передача мощности без износа оборудования
2. Плавное нарастание пускового момента
3. Регулируемое ускорение масс с большими моментами инерции
4. Защита от перегрузки при блокировках
5. Демпфирование крутильных колебаний и ударов
6. Изменение числа оборотов рабочей машины
7. Включение и отключение рабочей машины при работающем двигателе
8. Хороший к.п.д. в номинальном режиме за счет небольшого проскальзывания
9. Запуск двигателя в разгруженном состоянии,благодаря чему возможен частый повтор пусков даже при роторе низкого класса
10. Сглаживание пиков потребления энергии многодвигательными приводами за счет запуска отдельных двигателей со смещением по времени
11. Возможно специальное исполнение с использованием в качестве рабочей среды воды
12. Стойкость к экстремальным окружающим условиям, как например пыль, жара и холод
13. Прочная конструкция с высоким ресурсом и коэффициентом готовности

Ну а теперь отсебятина
У меня на участке на приводах дробилок установлены турбомуфта фирмы VOITH. Турбомуфты отработали более 20 лет и не вызвали нареканий, но всё же, я решил их заменить. Турбомуфты с постоянным наполнением серии Т размер 650 (так что могу рекомендовать эту фирму voithturbo.com)

Турбомуфта осуществяет защиту электродвигателя двумя способами:
1. в корпусе турбомуфты вкручены предохранительные плавкие вставки, которые представляют собой полый болт, заполненный оловом. в данном конкретном случае я использую плавкие вставки на 160 градусов. При повышении температуры масла (повышение температуры происходит в результате заклинивания исполнительного механизма) олово расплавляется и масло вытекает через полость в болту. Соответственно, сцепление не происходит и двигатель начинает вращаться в холостую
2. так же, в корпусе установлен дополнительный индукционный датчик, с наплавленной наставкой. на раме жестко закреплен приемник, который передает сигнал с датчика в счетное устройство (устройство автоматически включается только после полного запуска исполнительного механизма, что бы не было ложного срабатывания). При повышении температуры (опять же, по указанным выше причинам)наставка расплавляется, сигнал перестает поступать на приемник и счетчик перестает считать обороты, после чего подает сигнал на отключение электродвигателя.

Вот, в принципе, и всё по защите