Zwalniacze elektromagnetyczne
Działanie zwalniaczy elektromagnetycznych oparte jest na wykorzystaniu zjawiska prądów wirowych (Foucaulta).
Prądy te powstają w przypadku, gdy np. obracająca się tarcza stalowa o małym współczynniku koercji znajdzie się w działaniu pola magnetycznego. Powstają wówczas prądy wirowe zamykające się w obrysie metalowej tarczy. Kierunek tych prądów przebiega w taki sposób, że wywołane przez nie własne pole magnetyczne jest skierowane przeciwko polu głównemu. Między polem głównym a prądami wirowymi w tarczy powstają siły skierowane zgodnie z regułą lewej dłoni, przeciw obrotowi tarczy i wobec tego działają na nią hamująco. Przedstawione jest to na rys. 1.
Pierwszy zwalniacz elektryczny, działający na zasadzie prądów wirowych, wykonali i opatentowali dwaj francuscy wynalazcy już w 1933 roku. Zasadniczymi elementami zwalniaczy elektromagnetycznych są:
- stator – zaopatrzony w zespół elektromagnesów – umocowany do ramy pojazdu, skrzyni biegów lub mostu napędowego oraz
- dwa rotory napędzane za pomocą wału napędowego.
Na rys. 2 pokazany jest jeden z pierwszych zwalniaczy elektromagnetycznych, produkowany przez francuską firmę TELMA już na początku lat sześćdziesiątych.
Firma TELMA jest do dzisiaj najbardziej znanym i największym producentem tego typu zwalniaczy. Na rys. 3 przedstawiono widok obecnie produkowanego zwalniacza serii CC z zaznaczonymi podstawowymi zespołami.
Rys. 3. Zwalniacz elektromagnetyczny TELMA serii CC z zaznaczonymi podstawowymi zespołami
1. Stator
2. Wał pośredni
3. Rotor
4. Łożysko toczne
5. Pierścień uszczelniający
6. Cewka
7. Nabiegunnik
8. Kołnierz mocujący
Uruchomienie zwalniacza następuje przez włączenie napięcia do cewek, które wytwarzają pole magnetyczne obejmujące rotory, które obracają się wraz z wałem napędowym (rys. 4).
Cewki wykonane są z drutu miedzianego. Jedynie zwalniacze produkowane przez austriacką firmę ARB posiadały cewki wykonane albo z drutu aluminiowego, albo miedzianego. Wykonania zwalniaczy różniły się wielkościami uzyskiwanych momentów hamowania. Podczas pracy zwalniacza wydzielają się duże ilości ciepła. Aby polepszyć jego chłodzenie, rotor posiada na obwodzie specjalnie ukształtowane łopatki (rys. 5a).
Podczas ciągłego obracania się rotorów łopatki wypychają gorące powietrze na zewnątrz (rys. 5b).
Ten sposób chłodzenia jest w wielu przypadkach niewystarczający i powoduje to przegrzewanie się samego zwalniacza i innych podzespołów samochodu sąsiadujących z nim. W tym celu wiele firm stara się projektować zwalniacze z dodatkowymi układami chłodzącymi. Zwalniacze firmy ARB były produkowane ze stojanami chłodzonymi powietrzem pobieranym z układu pneumatycznego samochodu. Urządzenie posiada czujnik temperatury, który – po przekroczeniu określonej temperatury – powoduje skierowanie powietrza chłodzącego na stator i cewki. Układ ten pokazany jest na rys. 6.
Lepszym rozwiązaniem jest zwalniacz skonstruowany wspólnie przez firmę Telma i Mercedes Benz, który został zaprezentowany w 1997 roku, noszący handlową nazwę Hydral. Ciepło ze statora odprowadzane jest za pośrednictwem cieczy z układu chłodzenia silnika pojazdu (rys.7).
Zwalniacze elektromagnetyczne montowane są:
- w układzie szeregowym do ramy pojazdu,
- jako łożysko podporowe (rys. 8),
- łącznie ze skrzynią biegów (rys. 9)
- lub na wałku atakującym przekładni głównej mostu napędowego (rys. 10).
W przypadku zwalniaczy montowanych jako łożysko podporowe wału napędowego, do ramy mocuje się specjalne podpory od zewnątrz lub od wewnątrz podłużnic (rys. 11a).
Zależy to od rozstawu podłużnic i szerokości statora. Zwalniacz posiada uchwyty, które za pośrednictwem tulei metalowo-gumowych mocowane są do podpór (rys. 11b).
Zwalniacze umieszczane przy skrzyni biegów i przy moście napędowym mocowane są za pomocą specjalnych wsporników. Łączą one stator zwalniacza z pokrywą tylną skrzyni biegów bądź z pokrywą przekładni głównej. Przykład przyłączenia zwalniacza typu FOCAL do skrzyni biegów Mercedes-Benz G 125/35 przedstawiony został na rys. 12.
W przypadku samochodów, które nie posiadają klasycznej ramy podłużnicowej, lecz centralną ramę rurową, istnieje problem z zastosowaniem zwalniacza. Czeska firma TATRA produkująca duże samochody ciężarowe, w których pożądany jest zwalniacz, zabudowała go bezpośrednio do tylnego zakończenia ramy rurowej w miejscu pokrywy tylnej. Wirnik zwalniacza połączony jest z głównym wałem napędowym (rys. 13).
Opracowanie: mgr inż. Ireneusz Kulczyk
Współpraca: mgr inż. Tomasz Łasecki
Komentarze (0)