基本介紹
- 中文名：磁粉離合器
- 外文名：Magnetic Powder Clutch
- 特點：回響速度快、結構簡單
- 優點：無污染、無噪音、無衝擊振動
- 又稱：電磁粉離合器
原理,特點,用途,套用,結構,導磁體,磁粉,離合器,選用,案例,日常保養,相關問題,注意事項,檢查維修,檢查和分析,檢測方法,檢修步驟,故障類型,準備工作,
原理
●激磁電流與轉矩成線性關係
磁粉離合器、磁粉制動器是根據電磁原理並利用磁粉來傳達轉矩的，其傳達之轉矩與激磁電流基本成線性關係。因此，只要改變激磁電流之大小，便可輕易地控制轉矩之大小。正常情況下，在5%至 100%的額定轉矩範圍內，激磁電流與其傳達之轉矩成正比例線性關係。
●穩定的滑差轉矩
當激磁電流保持不變時，其傳達之轉矩不受傳動件與從動件之間差速（滑差轉速）之影響，即靜力矩與動力矩無差別。因此可以穩定地傳達恆定之轉矩。此特性若運用於張力控制，則用戶只需調節激磁電流之大小，便能準確控制並傳達所需轉矩，從而簡便、有效地達到控制卷料張力的目的
●磁粉離合器套用範圍
由於磁粉離合器、制動器具有以上特點，現已被廣泛套用於造紙、印刷、 塑膠、橡膠、紡織、印染、電線電纜、冶金以及其他有關卷取加工行業中的放卷和收卷張力控制。另外磁粉離合器還可用於緩衝起動、過載保護、調速等。磁粉制動器還經常被用於傳動機械的測功載入和制動等。
計算公式如下：
實際滑差功率P=2×3.14×M×n/60=F·V(單位：W)
式中：M ----- 實際工作轉矩（N·m） F ----- 張力（N）
n ----- 滑差轉速（r/min） V ----- 線速度（m/s）
●在無變速機構的情況下，卷繞材料所需的最大張力與最大卷繞半徑的乘積應小於磁粉制動器的額定轉矩。此外，磁粉離合器的選擇還與其位置有關係：在滑差功率匹配的前提下，把磁粉離合器放在高速級，則可以選擇較小規格的離合器，其體積、成本也相應下降。當小規格磁粉離合器不能匹配，而需較大磁粉離合器時，應將其置於傳動機構的中部或後部，以增大工作轉矩降低滑差轉速。
●磁粉離合器在散熱條件一定時其滑差功率是一定值，因此其實際工作轉矩與轉速可以相互補償，即滑差轉速提高時，則許用轉矩將相應下降，但最高轉速不得高於其許可轉速。
例：MG-YSC-10磁粉離合器，其額定轉矩M=100N.m,滑差功率P=7KW
則額定轉速n=9550*P/M=9550*7/100=668.5r/min
若實際滑差轉速n=1500r/min(式中9550為常數係數)
則許用轉距應為M=9550*P/n=9550*7/1500=44.6N.m
（式中：9550為常數係數）
特點
1、磁粉離合器和制動器是一種性能優越的自動控制元件。
2、具有高線性，高精度轉矩控制。
3、採用耐高溫線圈超合金磁粉，使用壽命長，連線圓滑，無衝擊磁粉離合
5、磁粉純度高，不加黑色碳粉，性能穩定，壽命長。
6、鋁合金構造，具有優良的散熱性能，良好的退磁性，回響速度快。
7、運行平穩、在啟動、運行、制動狀態下，無振動、無衝擊、無噪聲。
8、 轉矩與激磁電流在規定的轉矩範圍內成正比，可以作為線性調節元件。
10、合離頻繁，回響速度快，頻率高，每分鐘可達到40-60次，可廣泛套用於快速工作狀態和高頻率場合。 11、功率放大倍數高，可用很小的激磁電流控制很大的傳遞功率，易於實現自動控制。
12、 運轉平穩，在啟動、運行、制動狀態下、無振動、無衝擊、無噪聲。
13、過載保護，在轉矩超載情況下，自動滑差運行起到過載保護作用。
14、 體積小，自重輕。安裝方便，使用壽命長。
工作原理：
1、線圈靜止型磁粉離合器和磁粉制動器是控制輸入電流，達到改變輸出轉鉅的自動化器件。
2、當線圈不通電時，輸入軸旋轉，磁粉在離心力的作用下，壓附於夾環內壁，輸出軸與輸入軸沒有接觸，此時，為空轉狀態。
磁性電介質在電磁場的影響下發生物理性質的變化，而使磁粉離合器的主從動部分聯結在一起。其工作情況如下：
當電磁失線圈通電後，磁通經磁性電介質（磁粉）形成虛線閉合迴路。流動狀態的磁性介質在磁場中開始凝固起來。當磁場強度很大時，磁粉幾乎變成一個固體，同時在電磁鐵和從動盤之間磁粉粒子形成磁鏈，把主動盤和電磁鐵聯繫在一起。若通過電磁鐵線圈中的電流愈大，那么磁鏈的數目就愈多，而且磁鏈也愈強。當磁鏈多且強時，則磁粉離合器傳遞扭矩的能力就愈大。當通過電磁鐵線圈的電流到某一定值時，磁性電介質足以使用磁粉離合器的主動部分和從動剖分緊密聯在一起，磁粉離合器將停止打滑，離合器完全接合。當磁場消失時，磁性電介質重新又成為流動休，離合器主從動部分之間的聯繫消失，離合器重新分離。
磁粉離合器的優點有：
1、在離合器接合過程中，容易做到扭矩的增長很平滑，因此離合器有很好的接合平順性能。
2、能較長時間地滑磨工作。
3、在使用過程中無須進行調整。
當電磁失線圈通電後，磁通經磁性電介質（磁粉）形成虛線閉合迴路。流動狀態的磁性介質在磁場中開始凝固起來。當磁場強度很大時，磁粉幾乎變成一個固體，同時在電磁鐵和從動盤之間磁粉粒子形成磁鏈，把主動盤和電磁鐵聯繫在一起。若通過電磁鐵線圈中的電流愈大，那么磁鏈的數目就愈多，而且磁鏈也愈強。當磁鏈多且強時，則磁粉離合器傳遞扭矩的能力就愈大。當通過電磁鐵線圈的電流到某一定值時，磁性電介質足以使用磁粉離合器的主動部分和從動剖分緊密聯在一起，磁粉離合器將停止打滑，離合器完全接合。當磁場消失時，磁性電介質重新又成為流動休，離合器主從動部分之間的聯繫消失，離合器重新分離。
磁粉離合器的優點有：
1、在離合器接合過程中，容易做到扭矩的增長很平滑，因此離合器有很好的接合平順性能。
2、能較長時間地滑磨工作。
3、在使用過程中無須進行調整。
用途
1、緩衝起動，停止用：利用連結時的圓滑特性及定轉矩特性之緩衝效果，即加速度穩定及不發生衝擊的尖峰轉矩。
2、連續滑動、張力控制用
3、轉矩限制器用
4、高速應答用
5、動力吸收用
6、定位停止用
7、模擬負載用
8、可以用於轉矩傳遞過程中的離合作用和轉矩制動作用。
10、 可以替代普通離合器，用於工具機的快速離合，數控裝置、計算機、寬行印表機和各種精密機械。
11、作為過載器，可以適用於礦山提升機械，起重機械及水泥、鋼鐵等機械設備中，可使原動機空載啟動，逐漸載入，提高設備負荷能力。
12、 無級調速，配上感測器及控制線路便可實現無級調速 ，特別對高轉速時速度的微調和中小功率的調速系統。
套用
印刷機械、紙工機械、制袋機械、造紙機械、電線電纜機械、卷線機械、線材機械、捆包包袋機械、紡織機械、織維機械、木工機械、試驗設備、模擬負荷用、各種機械的精密性張力控制用、一般工業用裝置、其他一般產業機械。
結構
帶滑環圓柱形單間隙結構的磁粉離合器，具有較大慣性的轉子5用鍵與從動軸1聯接，轉子外緣的環槽中安裝著線圈7並用隔磁環6封閉，殼體4和端蓋2、10聯接組成的主動件，可在滾動軸承上轉動。磁粉填充在殼體和轉子之間的間隙中。為防止磁粉漏出，在轉子兩端面固定著很薄的擋環9，同時還用橡膠油封3擋住漏出的磁粉防止進入滾動軸承。
導磁體
對構成磁路的各種磁體，一般都應選用導磁率高，矯頑力低和單位損耗小的軟磁材料製成，常用材料有電工純鐵[含碳量（質量分數）0.02%--0.025%]，對中小尺寸的低速離合器可用10鋼，而對傳遞轉矩大的離合器，則用15或20鋼，這些材料均須經適當的熱處理以得到良好的磁性能。為了減少導磁體的渦流影響，縮小轉矩時間常數，可採用電阻率較高的材料，如矽鋼、鐵鋁系合金等。對於不太重要的離合器，也可以比較經濟的鑄鐵系做導磁體。
磁粉
磁粉是作為傳遞轉矩的介質，是磁粉離合器中最重要的材料，對其要求有：
2耐熱性好，在高溫（300--500℃）下無明顯氧化，不燒結，不成團，耐腐蝕，能保持長時間內離合器的性能穩定。
3流動性好，保證離合器線上圈斷電後迅速脫開。
對於在有轉速差下工作的離合器，應選用耐高溫和耐摩擦性能較好的磁粉。對於在自動調節系統工作的離合器，應首先考慮工作穩定性能高的磁粉
用途廣泛
2不鏽鋼磁粉。這是一種耐腐蝕，抗氧化的高導磁粉，並有較好的磁性能、耐熱性和耐磨性。
3羰基鐵粉。其磁性能較好，但不耐熱，高溫易氧化並燒結成團，流動性差，使用壽命低，只能用於溫度不高的場合。
4鐵鋁鉻系和鐵矽鉻系磁粉。其磁性能、耐熱性和耐磨性也都比較好。
此外，鐵氧體磁粉的耐熱性最高，但磁性能差，可用於某些特殊場合。
離合器
扭矩平穩可控，具備可重複性且不依賴轉速，這使Global系列離合器適用於多數動力傳輸和張力套用場 合。拋光密封表面，高溫材料和堅固的結構保證了使用壽命長。該款離合器結構緊湊，採用了安裝方便的 外殼。 離合器由兩個旋轉組件組成。內部組件是轉子，外部組件是外殼組件。轉子是扭矩輸出部分，安裝在機器 的轉軸上。外殼組件是扭矩輸入部分，由齒輪，滑輪，或連線到安裝槽口的鏈輪驅動。線圈組設計使該款 離合器結構更緊湊，無需輔助風機就能進行高散熱。無需接頭，安裝底座或其他附屬檔案，Global系列離合器 就可以輕鬆地集成到您的機器裡面。 採用M（公制）系列零件，如公制的孔，鍵槽，緊定螺釘和安裝硬體。公制尺寸符合國際設計要求。這是 一款面對全球市場的離合器產品線。
主要功能: ? 表面拋光密封，結構堅固，使用壽命長 易於安裝/組裝 緊湊光滑 高散熱
選用
2、結構型式
帶滑環的線圈轉動型磁粉離合器，散熱條件好，但運行中易發生故障，可靠性差。此外，這種結構但工作時需經常反轉運行，對軸承壽命不理，不適宜用於高速傳動系統。無滑環的線圈固定型磁粉離合器，工作可靠，空轉轉矩小，通電後轉矩上升速度快，但激磁功率，體積和重量都稍有增加。
3、工作面形狀 圓柱形轉子結構尺寸大，磁粉分不均勻，性能穩定，適宜用於大型機械中；圓筒形轉子轉動慣量和尺寸較小，適宜用於要求靈敏度高的機械傳動；圓盤形轉子轉動慣量小，動作迅速，可用於高頻率結合的場合。
案例
磁粉離合器用途十分廣泛，大致有如下幾種類型：
啟動、制動控制 這種套用包括普通的啟動（離合器）和制動（制動器），由於電動機為空載啟動，而啟動負載時，可以充分利用電動機的最大轉矩。所以即使負載的GD2 或啟動阻力很大，也能很容易地將其啟動起來，並且啟動過程平穩，不會引起明顯地衝擊。另外，由於電動機完全空載啟動，所以對改善電動機的工作條件，延長其使用壽命有很大好處。此外，根據轉矩特性，只須調節激磁電流，即可達到控制啟、制動時間，或改變啟、制動過程曲線的目的。
日常保養
1.為保證機械設備經常處於良好的技術狀態，隨時可以投入運行，減少故障停機日，提高機械完好率、利用率，減少機械磨損，延長機械使用壽命，降低機械運行和維修成本確保全全生產，必須強化對機械設備的維護保養工作
2.機械保養必須貫徹“養修並重，預防為主”的原則，做到定期保養、強制進行，正確處理使用、保養和修理的關係，不允許只用不養，只修不養
3.各班組必須按機械保養規程、保養類別做好各類機械的保養工作，不得無故拖延，特殊情況需經分管專工批准後方可延期保養，但一般不得超過規定保養間隔期的一半
4.保養機械要保證質量，按規定項目和要求逐項進行，不得漏保或不保。保養項目、保養質量和保養中發現的問題應作好記錄，報本部門專工
5.保養人員和保養部門應做到“三檢一交（自檢、互檢、專職檢查和一次交接合格）”，不斷總結保養經驗，提高保養質量
6.資產管理部定期監督、檢查各單位機械保養情況，定期或不定期抽查保養質量，並進行獎優罰劣。
相關問題
一、軸承，裝置於磁粉制動器離合器的輸出/入兩端，潤滑不足將會導致軸承損壞，或者經長時間工作、破裂等質量問題導致卡死；
四、磁粉封量不足、使用劣質磁粉、各固定螺栓鬆脫、安裝不正確等等這些原因都有可能會將磁粉制動器離合器卡死。
注意事項
1、請以正規的安裝方法（將高速旋轉側當作輸入側）來使用磁粉離合器。如果機械的結構非得要輸出入軸反安裝的話，請務必以1000R/MIN以下來使用。輸入軸與輸出軸反過來安裝的話會使機器長時間空轉，磁粉受到攪拌，會大大縮短磁粉離合器的使用壽命。
2、請注意濕氣。磁粉受潮的話，性能會變得不穩定，所以要特別小心，不要讓油或水分侵入內部。特別是安裝於齒輪箱時，油分會透過軸部侵入內部，所以要用薄膜完全封住。
3、請注意表面溫度。連續運轉所造成的表面最高溫度為運轉時90度以下，超過該數值時，耐久性會大為降低。請務必以上述界限溫度為標準，使用時務必保持在所容許的滑動工作率之內。
磁粉離合器是由傳動單元(輸入軸)和從動單元(輸出軸)合併而成。填有粒狀的磁粉（體積大約40微米）。磁粉制動器的原理與磁粉離合器類似，只是把傳動單元變成了固定單元。
安裝時注意事項
a. 要十分注意避免安裝中所產生的安裝偏差
（1）上緊壓蓋應在聯軸器找正後進行，螺栓應均勻上支，防止壓蓋端面偏斜，用塞尺檢查各點，其誤差不大於0.05毫米。
b. 彈簧壓縮量要按規定進行，不允許有過大或過小現象，要求誤差2.00毫米。過大會增加端面比壓，另速端面磨損。過小會造成比壓不足而不能起到密封作用。
c. 動環安裝後髯保證能在軸上靈活移動，將動環壓向彈簧後應能自動彈回來。
2.拆卸時注意事項
a. 在拆卸機械密封時要仔細，嚴禁動用手錘和扁鏟，以免損壞密封元件。可做一對鋼絲勾子，在對自負盈虧方向伸入傳動座缺口處，將密封裝置拉出。如果結垢拆卸不下時，應清洗乾淨後再進行拆卸。
b. 如果在泵兩端都用機械密封時，在裝配，拆卸過程中互相照顧，防止顧此失彼。
c. 對運行過的機械密封，凡有壓蓋鬆動使密封發生移動的情況，則動靜環零件必須更換，不應重新上緊繼續使用。因為在之樣楹動後，摩擦副原來運轉軌跡會發生變動，接觸面的密封性就很容易遭到破壞。
檢查維修
檢查和分析
（1）了解故障發生的經過情況,了解故障前的工作情況及故障後的症狀。
（2）認真分析故障產生的原因或範圍，找到故障的原因或分析故障的範圍。
（3）進行外表檢查，主要檢查熔斷器、繼電器、接觸器和行程開關等的固定螺釘和接線螺釘是否鬆動？有無斷線的地方？有沒有錢圈燒壞或觸點熔焊等現象？電器的活動機構是否靈活？等等。對明顯的故障及時排除。
(5)通電檢查，主要是查找不易發現的故障。通電檢查應在不帶負載下進行，以免發生事故
檢測方法
工具機電氣故障常採用的檢測方法主要有電壓法、電阻法、短路法、開路法和電流法等等。
（1）電壓法
利用儀表測量線路上某點的電壓值來判斷確定工具機電氣故障點的範圍或元器件故障的方法叫電壓法或電壓測量法。
（2）電阻法
利用儀表測量線路上某點或某個元器件的通斷來確定故障點的方法叫電阻法。
（3）短路法
將所懷疑發生故障的某級電路或元器件暫時短接，觀察故障狀態有無變化來斷定故障部位的方法。短路法用於檢查多級電路時，短路某素服，故障消失或明顯減小，說明故障在短路點之前，故障無變化則在短路點之後。如某級輸出端電位不正常，將該級的輸入端短路，如此時輸出端電位正常，則該級電路正常。短路法也常用來檢查元器件是否正常，如用鑷子將晶體三級管基極和發射極短路，觀察集電極電壓變化情況，判斷管子有無放大作用。在TTL數字積體電路中，用短路法判斷門電路、觸發器是否能夠正常工作。將可控矽控制極和陰極短路判斷可控矽是否失效等。另外也可將某些儀表（如電子電位差計）輸入端短路，看儀表指示變化來判斷儀表是否受到干擾。
（4）開路法
在檢修工具機電路中，有時為了檢測特殊需要，必須將電路斷開進行檢查，這種方法叫做開路法。
（5）電流法
用測量通過某線路上的電流是否正常的方法來確定故障點的方法叫電流法。
檢修步驟
工具機電氣故障檢修一般可分為以下幾個步驟：
（1）準備工作
準備工作包括準備必須的工具、儀表、工具機電路圖和其他資料等
（2）讀圖
對於要檢修的工具機，首先必須讀懂電路原理圖。
（3）通過"一問、二看、三摸、四聽、五操作"，弄清楚故障現象和故障發生前後的情況。
一問：向工具機操作者詢問了解故障發生的前後情況；故障是突然發生的還是經常發生的？有什麼異常現象出現？有什麼失常現象？等等。這樣準確掌握初始的第一手資料，有利於判斷故障發生的部位，迅速找出故障點。
二看：認真觀察工具機電器或線路的表面情況。
四摸：當工具機運行一段時間後，切斷電源，用手模有關電器的外殼或電磁線圈，檢查是否有不止常的發熱現象等。
五操作：從啟機開始，對工具機的所有功能進行一一操作演示，在一步一步的操作中仔細觀察操作過程，從中查找發現工具機的電氣故障，以利於迅速準確無誤地確定工具機的電氣故障範圍。
（4）根據故障現象結合電路圖分析故障大致範圍
由以上"問、看、聽、摸、操作"等過程基本弄清楚故障的現象後，這時即可結合電路圖分析故障的大致範圍，然後採用相應的檢測方法，找出故障點。
（5）更換元器件
故障點找出後，需要更換元器件。
故障類型
以車床為例，典型工具機常見故障的類型有：
（1）漏電自動開關合不上；（2）三台電動機均不能起動；
（3）主軸電動機不能起動；
（4）按下主軸電動機起動按鈕SBl，電動機發出嗡嗡聲，不能起動；
（5）主軸電動機起動後，鬆開起動按鈕，電動機停止；
（6）按下停止按鈕，主軸電動機M1不停止；
（7）冷卻泵電動機M2不能起動；
（8）快移電動機不能起動；
（9）照明燈不亮；
（10）指示燈不亮。等等。
準備工作
1）技術資料準備
技術資料是調試與維修工作的指南，它在調試與維修工作中起著至關重要的作用，藉助於技術資料可以大大提高調試與維修工作的效率。常用的技術資料有：
①設備的控制要求匯總表；
②設備電氣與PLC控制原理圖；
③設備電氣與PLC接線圖；
④設備電氣元件與PLC布置圖；
⑤PLC使用手冊、編程手冊
⑥設備PLC程式清單(初稿)；
⑦PLC特殊功能模組、專用控制裝置(如變頻器、驅動器等)的使用說明書等。
但是，設備到達生產現場(用戶)後，PLC控制系統的調試工作有可能不是由設計者本人承擔，因此，調試人員需要有對設備、生產現場的控制要求、系統設計思想的了解與熟悉過程，為此，現場調試人員應在以上資料的基礎上增加以下資料：
①設備的操作手冊(包括設備的控制要求與動作過程)；
②設備主要部件的結構原理示意圖；
③設備液壓、氣動、潤滑系統圖；
④設備最終的PLC程式清單等。
（2）調試與維修工具準備 合格的調試、維修工具是進行PLC系統調試與維修的基本條件．PLC控制系統常用的調試與維修工具主要有以下幾種：
1)數字萬用表；
2)PLC編程器；
3）示波器
工具機電氣故障檢修一般可分為以下幾個步驟：
（1）準備工作
準備工作包括準備必須的工具、儀表、工具機電路圖和其他資料等
（2）讀圖
對於要檢修的工具機，首先必須讀懂電路原理圖。
（3）通過"一問、二看、三摸、四聽、五操作"，弄清楚故障現象和故障發生前後的情況。
