کلاچ های الکترومغناطیسی و ترمزهای الکترومغناطیسی دستگاه هایی هستند که قدرت و حرکت چرخشی را با استفاده از نیروی الکترومغناطیسی تولید شده توسط سیم پیچ های انرژی زا کنترل می کنند. کلاچ الکترومغناطیسی با قدرت متصل و قطع می شود در حالی که ترمزها حرکات چرخشی را حفظ یا متوقف می کنند. بسته به روش کار، می توان آنها را به انواع فعال الکترومغناطیسی و انواع فعال فنری تقسیم کرد.
با این وجود، اگرچه ما به سادگی می گوییم کلاچ و ترمز، در واقع انواع مختلفی وجود دارد. ما می‌توانیم آنها را به طور کلی به انواع زیرتقسیم کنیم:
- کلاچ‌ها و ترمزهای مکانیکی
- کلاچ‌ها و ترمزهای هیدرولیک
- کلاچ‌ها و ترمزهای پنوماتیکی
- کلاچ‌ها و ترمزهای الکترومغناطیسی
کلاچ ها و ترمزهای الکترومغناطیسی که با نیروی الکترومغناطیسی کار می کنند برای مقاصد صنعتی استفاده می شوند و به طور کلی در بین این نوع ها بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند.
چنین کلاچ ها و ترمزهای صنعتی اغلب در ماشین ها، دستگاه ها و سایر محصولات تعبیه شده و مورد استفاده قرار می گیرند. بنابراین، فرصت های زیادی برای مشاهده استفاده مستقیم از آنها وجود ندارد. با این وجود، آنها نقش بسیار مهمی در کنترل قدرت ماشین های مختلف دارند. در این مقاله به طور کامل در مورد انواع کلاچ ها، ساختار، نوع عملکرد و مزایا و معایب آن مفصل بحث خواهیم کرد.
نیروی الکترومغناطیسی چیست؟
این یک نیروی بنیادی مرتبط با میدان الکتریکی و مغناطیسی است. به عبارت ساده، دو ذره که در اثر بار الکتریکی یا مغناطیس به سمت یکدیگر جذب می شوند، نیروی الکترومغناطیسی نامیده می شود. نیرویی قوی تر از گرانش اما ضعیف تر از نیروی هسته ای است. این نیرو زمانی وارد عمل می شود که دو بار الکتریکی یا ذره مغناطیسی در تماس باشند. هر آهنربایی به دلیل نیروی الکترومغناطیسی قطعات آهن را به سمت خود جذب می کند.
نقش کلاچ الکترومغناطیسی: انتقال و قطع قدرت
کلاچ های الکترومغناطیسی یک عنصر مکانیکی برای انتقال و قطع قدرت در سمت محرک با نیروی الکترومغناطیسی هستند. به زبان ساده، آنها می توانند قدرت را بدون قطع کامل قدرت، قطع و وصل کنند.
درک عملکرد و نقش کلاچ های الکترومغناطیسی سخت تر از ترمزهای الکترومغناطیسی است. کلاچ ها چگونه استفاده می شوند؟ به عنوان مثال، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است، آنها می توانند با نصب بین موتور و نوار نقاله (بار) برق را بدون قطع برق (بدون خاموش کردن موتور) از موتور به نوار نقاله منتقل یا قطع کنند.
اصول عملکردی کلاچ الکترومغناطیسی
قبل از بحث در مورد کلاچ الکترومغناطیسی ابتدا باید در مورد اصول اساسی کلاچ بدانید. کلاچ وسیله ای است که دو شفت به نام شفت محرک یا شفت موتور و محور محرک یا شفت جعبه دنده را درگیر یا جدا می کند. یک کلاچ ساده شامل دو صفحه فشار است که یکی به محور موتور و دیگری به گیربکس متصل است. وقتی پدال کلاچ فشار داده نمی شود، نیروی فشار توسط آرایش فنری اعمال می شود و این صفحات را به سمت یکدیگر فشار می دهد. یک صفحه اصطکاک بین هر دو این صفحات فشار وجود دارد. هنگامی که شفت موتور می چرخد، به دلیل نیروی اصطکاک بین آنها، شفت چرخ دنده را می چرخاند. هنگامی که راننده پدال کلاچ را فشار می دهد، هر دو صفحه فشار تماس خود با یکدیگر تماس را از دست می دهند و کلاچ در وضعیت جدا شدن قرار می گیرد. این اساس هر کلاچ است.
همه کلاچ های اصطکاکی بر اساس یک اصل کار می کنند. کلاچ الکترومغناطیسی نیز یک کلاچ اصطکاکی است اما از نیروی مغناطیسی به جای نیروی فنر برای درگیر شدن و جدا کردن کلاچ استفاده می کند. همچنین از دو صفحه کلاچ روتور و هاب (Rotor and Hub) تشکیل شده است. یکی از آنها به مدار الکتریکی متصل است. هنگامی که الکتریسیته از این صفحه عبور می کند، آن را به آهنربای الکتریکی تبدیل می کند که صفحه دیگر را به سمت خود جذب می کند. همچنین یک صفحه اصطکاک بین آنها وجود دارد. میدان مغناطیسی نیرویی را برای اتصال هر دو صفحه اعمال می کند و صفحه اصطکاکی نیروی گشتاوری را بین آنها منتقل می کند. بنابراین کلاچ الکترومغناطیسی ترکیبی از هر دو اثر الکترومغناطیسی و کلاچ مکانیکی است. حال به بحث ساختار این کلاچ می پردازیم.
ساختار کلاچ الکترومغناطیسی
این کلاچ از قطعات زیر تشکیل شده است:
- روتور (Rotor)
روتور بخش عمده ای از این جادوگر کلاچ است که مستقیماً به شفت محرک یا شفت موتور متصل می شود. به طور مداوم همراه با شفت محرک می چرخد. - سیم پیچ (Winding or Coil)
سیم پیچ پشت روتور قرار دارد و در هنگام کار با کلاچ در وضعیت ثابت باقی می ماند. یک منبع تغذیه ولتاژ بالا DC به این سیم پیچ متصل می شود که یک جریان ولتاژ بالا را به این سیم پیچ منتقل می کند و آن را به آهنربا الکتریکی تبدیل می کند. - آرمیچر (Armature)
آرمیچر در جلوی روتور قرار دارد. به توپی یا صفحه فشار با کمک یا پرچ یا اتصال پیچ وصل می شود.
- هاب یا توپی (Hub)
توپی یا صفحه فشار با شفت چرخ دنده یا محور محرک پیچ می شود و با آن می چرخد. بعد از آرمیچر قرار دارد.
- صفحه اصطکاک (Friction Plate)
صفحه اصطکاک طبق نیاز بین آرمیچر و روتور قرار می گیرد.
- منبع تغذیه یا واحد تامین (Supply unit)
واحد تامین شامل سوئیچ کلاچ، باتری، سیم و غیره است.
انواع کلاچ الکترومغناطیسی
اینها با توجه به روش انتقال گشتاور به صورت زیر طبقه بندی شوند:
-
کلاچ مثبت (Positive clutch)
در کلاچ مثبت، شیارها یا بر بخش محرکه (driving) یا بر بخش تحریک شونده (driven) برش داده می شوند و برخی از قطعات استخراج شده در هر دو بخش محرکه و تحریک شونده قرار می گیرند. هنگامی که راننده پدال کلاچ را رها می کند، این قطعات استخراج شده وارد شیارها می شوند و هر دو محور محرکه و تحریک شونده با هم شروع به چرخش می کنند. هنگامی که او پدال کلاچ را فشار می دهد، این قسمت های استخراج شده از شیارها خارج می شوند و شفت موتور بدون چرخش میل گیربکس، خودش می چرخد.
-
کلاچ اصطکاکی (Friction clutch)
در این نوع کلاچ ها از نیروی اصطکاک برای درگیر شدن و جدا کردن کلاچ استفاده می شود. یک صفحه اصطکاک بین بخش محرک و بخش تحریک شونده کلاچ قرار می گیرد. هنگامی که راننده پدال کلاچ را رها می کند، بخش محرکه و تحریک شونده کلاچ با یکدیگر تماس پیدا می کنند. یک نیروی اصطکاک بین این دو قسمت کار می کند. بنابراین وقتی بخش محرکه می‌چرخد، بخش تحریک شونده کلاچ را می‌چرخاند و کلاچ در موقعیت درگیر شدن است. این نوع کلاچ با توجه به طراحی کلاچ به چهار نوع تقسیم می شود.
الف) کلاچ مخروطی (Cone clutch)
این یک نوع کلاچ اصطکاکی است. این نوع کلاچ به عنوان نام، مخروطی است که بر روی بخش تحریک شونده نصب شده است و شکل کناره های فلایویل نیز به شکل مخروطی است. سطوح تماس با پوشش اصطکاکی اندود شده اند. مخروط را می توان با پدال کلاچ درگیر کرد و از فلایویل جدا شد.
ب) کلاچ تک صفحه ای (Single plate clutch)
در کلاچ تک صفحه ای یک فلایویل به شفت موتور و یک صفحه فشار به شفت جعبه دنده متصل می شود. این صفحه فشاری برای حرکت روی دوک محور آزاد است. یک صفحه اصطکاک بین فلایویل و صفحه فشار قرار دارد. برخی از فنرها در حالت فشرده بین این صفحات قرار می گیرند. هنگامی که پدال کلاچ آزاد می شود، صفحه فشار به دلیل عمل فنر، نیرویی بر صفحه اصطکاک وارد می کند. بنابراین کلاچ در موقعیت درگیر شدن است. هنگامی که راننده پدال کلاچ را فشار می دهد، با توجه به مکانیسم آن، به عنوان باز شدن کلاچ عمل می کند.
ج) کلاچ چند صفحه ای (Multi-plate clutch)
کلاچ چند صفحه ای همان کلاچ تک صفحه ای است اما دو یا چند صفحه کلاچ بین فلایویل و صفحه فشار قرار می گیرد. این کلاچ جمع و جور است و پس از آن یک کلاچ تک صفحه ای برای انتقال یکسان گشتاور است.
عملکرد کلاچ الکترومغناطیسی
عملکرد کلاچ الکترومغناطیسی را می توان به نکات زیر خلاصه کرد.
- در شرایط اولیه، کلاچ در وضعیت جداسازی قرار دارد. یک شکاف هوا بین روتور و هاب وجود دارد.
- ابتدا موتور روشن می شود که باعث می شود روتور متصل به شفت موتور بچرخد.
- یک باتری DC جریان DC را به سیم پیچ کلاچ می رساند.
- این جریان DC ولتاژ بالا این سیم پیچ را به یک آهنربای الکتریکی تبدیل می کند که آرمیچر را به سمت آن جذب می کند.
- این آرمیچر صفحه اصطکاک را به سمت روتور وادار می کند و توپی را می چرخاند.
- بنابراین توپی می چرخد و روتور 100 درصد گشتاور را در طول موقعیت درگیر منتقل می کند.
- هنگامی که کلید کلاچ / پدال فشار داده می شود، باتری جریان را در سیم پیچی متوقف می کند که نیروی الکترومغناطیسی را حذف می کند، بنابراین کلاچ در موقعیت جداسازی قرار می گیرد.
مزایای کلاچ الکترومغناطیسی
- برای کار با کلاچ نیازی به اتصال نیست. بنابراین می توان آن را در هر مکان راه دور نصب کرد.
- می توان از آن برای دستیابی به گیربکس اتوماتیک استفاده کرد.
- کارکرد آسان.
- ساییدگی و پارگی کمتر در نقطه تماس
معایب کلاچ الکترومغناطیسی
- دمای کار کلاچ با درجه بندی دمای مواد عایق محدود می شود.
- هزینه اولیه بالا
