撓性劍桿織機(jī)用電磁離合制動(dòng)器的應(yīng)用

馬曉龍，王 利

(1.陜西航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 漢中 723102；2.陜西省紡織科學(xué)研究院，西安 710038)

0 引言

電磁離合制動(dòng)器由傳動(dòng)和制動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，其機(jī)件為離合磁軛、轉(zhuǎn)子、銜鐵組件和制動(dòng)磁軛，傳動(dòng)和制動(dòng)方式為摩擦式，通常安裝在主動(dòng)軸與從動(dòng)軸間。當(dāng)主動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)，則離合磁軛通電，使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生勵(lì)磁，轉(zhuǎn)子吸合銜鐵組件。銜鐵組件帶動(dòng)從動(dòng)軸與主動(dòng)軸同步旋轉(zhuǎn)，達(dá)到傳遞力矩的目的；當(dāng)離合磁軛斷電后，轉(zhuǎn)子和銜鐵組件脫離，給制動(dòng)磁軛通電使其產(chǎn)生勵(lì)磁,制動(dòng)磁軛吸合銜鐵組件使從動(dòng)軸停止旋轉(zhuǎn)。應(yīng)用此種電磁離合制動(dòng)器，當(dāng)設(shè)備負(fù)載突然超載時(shí)能夠有效地保護(hù)電機(jī)和變速箱部件；并可在織機(jī)頻繁啟停過程中有效地消除開機(jī)痕跡，提高織物質(zhì)量。

1 W03-18型電磁離合制動(dòng)器的機(jī)構(gòu)和原理

1.1 機(jī)構(gòu)

W03-18型電磁離合制動(dòng)器是一種帶雙銜鐵的迅速響應(yīng)的電磁離合制動(dòng)器，是將單銜鐵電磁離合制動(dòng)器變換為雙銜鐵制成，用以控制設(shè)備的運(yùn)行和停止；其特殊的雙銜鐵機(jī)構(gòu)，使設(shè)備在頻繁啟動(dòng)和停止時(shí)更加迅捷。W03-18型電磁離合制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1—離合磁軛；2—轉(zhuǎn)子；3—離合銜鐵；4—制動(dòng)銜鐵；5—制動(dòng)磁軛；6—板簧；7—漲緊套；8—軸B；9—軸A。圖1 W03-18型電磁離合制動(dòng)器結(jié)構(gòu)示意

1.2 原理

W03-18型電磁離合制動(dòng)器的工作原理是：主動(dòng)軸A旋轉(zhuǎn)，離合磁軛通電，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生勵(lì)磁，吸合離合銜鐵，銜鐵組件通過板簧和漲緊套帶動(dòng)從動(dòng)軸B同步旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到傳遞力矩、使設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)。若要設(shè)備點(diǎn)動(dòng)、暫?；蜷L時(shí)間停止工作，首先要給離合磁軛斷電，使轉(zhuǎn)子失去勵(lì)磁，銜鐵組件在板簧的作用下和轉(zhuǎn)子脫離，緊接著給制動(dòng)磁軛通電產(chǎn)生勵(lì)磁、吸合制動(dòng)銜鐵，制動(dòng)銜鐵通過板簧和漲緊套使從動(dòng)軸B停止旋轉(zhuǎn)，織機(jī)停止工作。

2 W03-18型電磁離合制動(dòng)器的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

W03-18型電磁離合制動(dòng)器作為一款高檔撓性劍桿織機(jī)的裝備部件，設(shè)計(jì)人員為滿足其技術(shù)參數(shù)，從原材料選擇、機(jī)構(gòu)裝配和制造工藝都做出了與普通電磁離合制動(dòng)器不同的設(shè)計(jì)方案。

2.1 原材料選擇

首先，W03-18型電磁離合制動(dòng)器的離合磁軛、轉(zhuǎn)子、銜鐵以及制動(dòng)磁軛都選用DT4型電工純鐵，既提高了磁通率，又提高了電磁力。

其次，W03-18型電磁離合制動(dòng)器均選用耐高溫電磁線，提高電磁離合制動(dòng)器的耐熱性以延長其使用壽命。

最后，W03-18型電磁離合制動(dòng)器選用的摩擦片摩擦因數(shù)為0.38，以提高其摩擦力。

2.2 機(jī)構(gòu)裝配特點(diǎn)

2.2.1轉(zhuǎn)子和離合磁軛分別單獨(dú)安裝，為后期維修提供了方便，也使散熱效果更好。

2.2.2選用雙銜鐵既延長了電磁離合器的使用壽命，又減小了板簧大幅形變對(duì)響應(yīng)速度的影響、提高了響應(yīng)速度。

2.2.3選用雙板簧既延長了電磁離合器板簧的使用壽命，又提高了電磁離合制動(dòng)器的響應(yīng)速度。

2.2.4通過漲緊套傳遞力矩給從動(dòng)軸，既提高了其制動(dòng)器傳遞力矩的同步性和準(zhǔn)確性，又使其響應(yīng)更迅速準(zhǔn)確。

2.2.5應(yīng)安裝在有觀察孔和除塵盒的防塵殼體中。

2.2.6采用雙磁路設(shè)計(jì)，使同等尺寸條件下的扭矩大為提高。

2.2.7銜鐵組件組裝采用高強(qiáng)度自鎖螺母和12.9級(jí)高強(qiáng)度螺釘，保障在大力矩工作狀態(tài)下銜鐵組件不會(huì)產(chǎn)生機(jī)械性位移。

2.3 制造工藝優(yōu)勢(shì)

W03-18型電磁離合制動(dòng)器的離合磁軛、轉(zhuǎn)子、制動(dòng)磁軛、漲緊盤均采用鍛件，離合線圈和制動(dòng)線圈成型均采用了浸漆工藝和黃蠟稠包裹的方法，以確保線圈不變形、不短路，降低了線圈故障率。特有的雙銜鐵表面均采用磨交叉紋和氮化工藝處理，提高了產(chǎn)品摩擦力，延長了產(chǎn)品使用壽命；在使用過程中能有效防止銜鐵與轉(zhuǎn)子摩擦面、制動(dòng)磁軛摩擦面發(fā)生粘連，其制動(dòng)磁軛摩擦面的內(nèi)圈鋼面低于摩擦面0.15 mm、外圈鋼面低于摩擦面0.10 mm，有效地防止摩擦面互相粘連、提高制動(dòng)器的摩擦力[1]。

3 W03-18型電磁離合制動(dòng)器的安裝與調(diào)試

3.1 安裝

3.1.1安裝前，首先要清潔電磁離合制動(dòng)器的摩擦面，保證摩擦面無油污及雜物；安裝時(shí)，應(yīng)軸向固定，保持軸A，B的同軸度為9級(jí)，銜鐵組件端面跳動(dòng)不應(yīng)大于0.15 mm。

安裝順序：軸B→制動(dòng)器基座→制動(dòng)磁軛→銜鐵組件→離合器安裝殼體→離合磁軛→軸A→轉(zhuǎn)子。

3.1.2安裝制動(dòng)器時(shí)應(yīng)先將軸B安裝在織機(jī)墻板上，再根據(jù)織機(jī)墻板定位基臺(tái)安裝制動(dòng)器基座，并在基座上安裝制動(dòng)磁軛，用螺釘準(zhǔn)確固定位置；安裝銜鐵組件時(shí)應(yīng)用0.30 mm隔片在制動(dòng)磁軛摩擦面分3點(diǎn)位置放置，輕推銜鐵組件與制動(dòng)磁軛摩擦面貼近，固定漲緊套位置后取出所用隔片。

3.1.3安裝離合器時(shí)先將離合磁軛安裝在離合器安裝殼體中并用螺釘緊固，再安裝軸A于離合磁軛中，將轉(zhuǎn)子固定在軸A端面并壓緊軸A端面、使軸A準(zhǔn)確到位，確保離合磁軛端面和轉(zhuǎn)子里端面的間隙保持為0.05 mm～0.12 mm。

3.1.4整體安裝時(shí)應(yīng)將安裝好的離合器與制動(dòng)器組合，并通過離合器安裝殼體的觀察孔調(diào)整轉(zhuǎn)子端面與銜鐵端面的間隙為0.30 mm～0.50 mm，再用螺釘和調(diào)整墊片組合固定離合器安裝殼體和制動(dòng)器基座。

安裝完成的W03-18型電磁離合制動(dòng)器總裝圖見圖2。

1—軸A；2—軸B。圖2 W03-18型電磁離合制動(dòng)器總裝示意

3.2 調(diào)試

W03-18型電磁離合制動(dòng)器一般為邊安裝邊調(diào)試，最后做整體運(yùn)轉(zhuǎn)的調(diào)試。

3.2.1當(dāng)制動(dòng)器安裝完成后要多次給制動(dòng)磁軛通電、點(diǎn)動(dòng)制動(dòng)器，隨后測(cè)試銜鐵摩擦面和制動(dòng)磁軛摩擦面的間隙為0.30 mm～0.50 mm即可[2]。

3.2.2安裝調(diào)試離合器時(shí)應(yīng)在轉(zhuǎn)子上放置與銜鐵形狀及大小相同的鐵板，給離合磁軛通電以使轉(zhuǎn)子自由轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)無卡澀感即可。

3.2.3靜態(tài)調(diào)試在離合器和制動(dòng)器安裝完成后進(jìn)行，應(yīng)間斷依次給離合磁軛和制動(dòng)磁軛通電，觀察銜鐵的靜態(tài)吸合、分離狀態(tài)，無卡澀停頓即可。

3.2.4動(dòng)態(tài)調(diào)試時(shí)用電機(jī)使主動(dòng)軸A轉(zhuǎn)動(dòng)，給離合磁軛通電時(shí)從動(dòng)軸B能同步轉(zhuǎn)動(dòng)；給離合磁軛斷電后的從動(dòng)軸B會(huì)在慣性作用下繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，而當(dāng)給制動(dòng)磁軛通電時(shí)從動(dòng)軸B則能立即停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

4 W03-18型電磁離合制動(dòng)器的性能

4.1 優(yōu)點(diǎn)

為了對(duì)W03-18型電磁離合制動(dòng)器的性能做出正確評(píng)價(jià)，首先應(yīng)用W03-18型電磁離合制動(dòng)器與同尺寸的普通電磁離合制動(dòng)器相比較，其扭矩比普通離合制動(dòng)器增大30%；其次，由于W03-18型電磁離合制動(dòng)器采用雙銜鐵、雙板簧，其使用壽命比普通離合制動(dòng)器要長；再次，雙磁路設(shè)計(jì)使其響應(yīng)速度明顯快于普通離合制動(dòng)器。

4.2 缺點(diǎn)

W03-18型電磁離合制動(dòng)器不適于主動(dòng)軸的高轉(zhuǎn)速。當(dāng)主動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速不大于600 r/min時(shí)，離合制動(dòng)器能達(dá)到最佳工作狀態(tài)；而當(dāng)主動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速為800 r/min～1000 r/min時(shí)，離合制動(dòng)器就會(huì)打滑，導(dǎo)致響應(yīng)時(shí)間延長；當(dāng)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速為1800 r/min時(shí)，離合制動(dòng)器就會(huì)在響應(yīng)瞬間產(chǎn)生火花，且磨損嚴(yán)重以致大幅縮短離合制動(dòng)器的使用壽命。

5 W03-18型電磁離合制動(dòng)器的保養(yǎng)與維修

5.1 使用條件

W03-18型電磁離合制動(dòng)器的使用條件如下：① 海拔高度不應(yīng)大于2 km；② 適應(yīng)環(huán)境溫度可為-5 ℃～+40 ℃；③ 周圍介質(zhì)中應(yīng)無足以腐蝕金屬和破壞絕緣的氣體及導(dǎo)電塵埃，供電電壓波動(dòng)不應(yīng)超過額定電壓的+5%和-15%[3]。

5.2 安裝前的保養(yǎng)檢查

W03-18型電磁離合制動(dòng)器的保養(yǎng)檢查應(yīng)做到：① 檢查離合磁軛和制動(dòng)磁軛引線有無破損，以防漏電；② 摩擦片表面和銜鐵表面應(yīng)無油污，油污應(yīng)用干棉紗清潔干凈；③ 檢查其工作電壓波動(dòng)范圍為+10%～-18%。

5.3 日常運(yùn)行中的保養(yǎng)

W03-18型電磁離合制動(dòng)器日常運(yùn)行中的保養(yǎng)應(yīng)做到：① 定期檢查電磁離合制動(dòng)器氣隙，保證正常工作氣隙值為0.30 mm～0.80 mm；② 定期檢查電磁離合制動(dòng)器漲緊套有無松動(dòng)；③ 定期清理電磁離合制動(dòng)器殼體內(nèi)的粉塵。

5.4 故障排除

W03-18型電磁離合制動(dòng)器的故障排除應(yīng)做到：① 電磁離合制動(dòng)器不啟動(dòng)，應(yīng)檢查電源；② 電磁離合制動(dòng)器不啟動(dòng)且殼體迅速發(fā)熱，很可能因氣隙調(diào)整不到位導(dǎo)致，應(yīng)調(diào)整氣隙；③ 啟動(dòng)后電磁離合器制動(dòng)器有刺耳的噪聲時(shí)，應(yīng)檢查安裝螺釘，松動(dòng)時(shí)應(yīng)擰緊；④ 啟動(dòng)后電磁離合制動(dòng)器轉(zhuǎn)子與銜鐵旋轉(zhuǎn)不同步，可能是主動(dòng)軸和從動(dòng)軸不同軸導(dǎo)致，應(yīng)檢查同軸度。

6 W03-18型電磁離合制動(dòng)器在撓性劍桿織機(jī)上的應(yīng)用效果

當(dāng)劍桿織機(jī)轉(zhuǎn)速為200 r/min～300 r/min時(shí)，普通電磁離合制動(dòng)器作為自動(dòng)化執(zhí)行元件尚能滿足要求；隨著高速撓性劍桿織機(jī)研制成功，普通電磁離合制動(dòng)器已不能滿足其技術(shù)要求，而W03-18型電磁離合制動(dòng)器在高檔撓性劍桿織機(jī)上的應(yīng)用不但滿足其要求，而且還滿足隨主機(jī)衍生的高檔撓性劍桿商標(biāo)機(jī)的技術(shù)要求[4]。如某紡機(jī)制造企業(yè)在2019年將原低速用電磁離合制動(dòng)器用在高檔劍桿織機(jī)上，始終不能達(dá)到預(yù)期技術(shù)效果；另一家紡機(jī)制造企業(yè)同時(shí)研制的高檔撓性劍桿織機(jī)上采用W03-18型電磁離合制動(dòng)器，產(chǎn)品獲得巨大成功并已形成了年產(chǎn)銷該織機(jī)上千臺(tái)、銷售收入上億元的規(guī)模效應(yīng)。

在實(shí)際使用中，裝配W03-18型電磁離合制動(dòng)器的撓性劍桿織機(jī)生產(chǎn)效率明顯高于其他織機(jī)，如某紡企一個(gè)車間的60臺(tái)GA741型織機(jī)(未配備W03-18型電磁離合制動(dòng)器)，另一車間有20臺(tái)W818型織機(jī)(配備W03-18型電磁離合制動(dòng)器)，兩個(gè)車間織機(jī)數(shù)量差異很大，但每天織布量幾乎相同。

7 結(jié)語

撓性劍桿織機(jī)用電磁離合制動(dòng)器作為一種傳動(dòng)和制動(dòng)一體的自動(dòng)化裝置，已被廣大紡織技術(shù)人員認(rèn)同，為提高織機(jī)的自動(dòng)化發(fā)揮積極效果。為了在撓性劍桿織機(jī)生產(chǎn)中減少電機(jī)的頻繁啟動(dòng)，當(dāng)利用W03-18型先進(jìn)的電磁離合器時(shí)能實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)、電磁制動(dòng)器實(shí)現(xiàn)主機(jī)快速制動(dòng)、停止。設(shè)計(jì)人員認(rèn)識(shí)到選用優(yōu)異的電磁離合制動(dòng)器不僅能實(shí)現(xiàn)理想的技術(shù)指標(biāo)，而且還會(huì)因電磁離合制動(dòng)器良好的性能而創(chuàng)造出可觀的經(jīng)濟(jì)效益。