174712. lajstromszámú szabadalom • Elektromágneses tengelykapcsoló
3 174712 4 megkezdődik a szétkapcsolási folyamat második szakasza, amikor a tárcsák a rugóerő hatására mozognak, amely legyőzi a Pi mágneses maradékerőt, és a többi P3 ellenerőket. Ekkor P2=P,+P3 (3) ahol P3 tartalmazza a mozgó tárcsák, valamint a horgony tehetetlenségét is. A második időtartam folyamán (t^t3 ) a dörzspárok nyomatékát a P2 rugóerő határozza meg, amely egyértelműen a rugós tárcsák karakterisztika (tengelyirányú merevség) szerinti deformációjától függ. Ez az időszak a t2 időpontig terjed, attól kezdve viszont a tárcsák tengely irányban már nem mozognak. Ekkor a kismértékű maradék erők egyensúlyban vannak. Teljesül tehát a következő összefüggés: P20 =Pio +P30 (4) ahol P20,Pio és P30 a maradék rugóerő, a maradék mágneses húzóerő és a tárcsák maradék tengelyirányú mozgási ellenállása. Az egyes dörzspárokra ható P2 g erőkből adódó nyomatékok összege képezi a maradék átvihető Mrü nyomatékot. Ha a tengelykapcsolót egy kis M2 nyomaték (amely nagyságrendileg néhány százaléka az Mnom nyomatéknak) terheli, amikor M2>Mfu, akkor a szétkapcsolási folyamat második szakasza azzal ér véget, hogy a tengelykapcsoló az M2 nyomatéknak megfelelő P2 rugóerőnél megcsúszik. Ez csak akkor történhet meg, ha a tárcsák tengelyirányban majdnem teljesen eltávolodtak egymástól, legalábbis annyira, hogy a maradék rugalmas deformáció a rugókarakterisztika szerint a P2 erőnek felel meg. A teljes szétkapcsolási idő azt az időtartamot foglalja magában, amely a vezérlőjel változásától a külső és a belső tárcsák között fellépő csúszás kezdetéig tart. Egy tengelykapcsoló adott elektromágneses kapcsolóeszközének esetében a kapcsolási idő kis terhelés mellett csak a t2 időtartam rövidítésével csökkenthető, amely idő a teljesen összeszorított (azaz teljesen laposra nyomott) rugós tárcsák potenciális energiájától függ. Egy rugótárcsa potenciális energiája a rugókarakterisztika alatti területnek felel meg. A rugóerő maximális nagyságát, valamint maximális ordinátáját adott tengelykapcsolónál az elektromágneses kapcsolóeszköz húzási karakterisztikája korlátozza. A rugótárcsák potenciális energiáját, amely a bekapcsolási sebességgel szembeni követelmények miatt a maximális érték alatt van, a továbbiakban a legnagyobb lehetséges potenciális energiaként kezeljük. A lehető legkisebb kikapcsolási idő biztosítása érdekében a rugalmas tengelykapcsolórész legnagyobb lehetséges potenciális energiáját is fel kell használni. Ennek a követelménynek a 957 457 számú (47C-11 osztályú) NSZK szabadalmi leírás szerinti elektromágneses tengelykapcsolóban alkalmazott ismert rugólemezek konstrukciója nem felel meg. A rugólemezeknél a külső és a belső gyűrű (a gyűrűket hidak kötik össze egymással) egyenlő számú szinusz alakú hullámmal van ellátva, ahol a két gyűrű hullámai egymással fázisban vannak, és amplitúdójuk a középponttól ki2 felé sugárirányban, a tárcsák széle felé egyenletesen csökken. (Ebben az esetben úgynevezett szinusztárcsákról van szó.) Mivel az egyik gyűrű rugalmas vonala a másik gyűrűnél ismétlődik, a belső gyűrűrészei, valamint az összekötő hidak a sugárirányú szimmetriatengelyek mentén helyezkednek el, és az összekötő hidak ezeknél a szinusz alakú tárcsáknál nem szenvednek alakváltozást ahhoz a síkhoz (vagy tulajdonképpen a gyengén görbült hengerfelülethez) képest, amelyben az összekötő hidak, valamint a külső és a belső gyűrű ezekhez csatlakozó részei elhelyezkednek. A rugótárcsák másik ismert megoldásánál (957 357 számú NSZK szabadalmi leírás) a gyűrűk rugalmas elemeiként sugár irányú ferde kidomborításokat alkalmaznak. Mivel mindegyik hullámostárcsa két síktárcsa között helyezkedik el, a tengelykapcsoló bekapcsolásakor a normálerők a hullámhegyeken hatnak. Ezen erők hatására csökken a hullámok amplitúdója és növekszik a rugós tárcsáknak a szomszédos síktárcsákkal érintkező felülete. Eközben a tulajdonképpeni hullámhossz (hullámtávolság) is kisebb lesz, és ezáltal nagymértékben megnövekszik a tárcsák merevsége. Csökkenő amplitúdóval a hullámtávolság aszimptotikusan a nullához tart, a merevség pedig a végtelen felé növekszik. Az ilyen rugós tárcsák rugókarakterisztikája az összenyomás kezdetén kismértékben lejt, ez azonban a hullámok kisimulásával párhuzamosan növekszik, és aszimptotikusan közelíti meg egy teljesen laposra nyomott (sík) tárcsa állapotát, rendkívül erősen növekvő rugóerő mellett (P2 -* °°). Ennek az az eredménye, hogy az ilyen rugótárcsák feszültségmentesítésének kezdetén az erő igen gyorsan csökken, és a potenciális energia egy viszonylag nagy része elhasználódik, a megmaradó rész pedig nem elegendő a dörzstárcsák biztos és gyors oldásához, a rugós tárcsák nagy mozgási útja mellett. így tehát az említett elektromágneses tengelykapcsolók kis terhelése esetén (azaz a rugótárcsák gyakorlatilag teljes feszültségmentesítésénél) nem oldható elég gyorsan és biztosan. Ezt a hibát megnövelt hullámamplitúdcjú vagy nagyobb számú hullámmal ellátott rugólemezek előállításával próbálták kiküszöbölni. Ennek eredményeként a legnagyobb szorítóerő a gyakorlatilag laposra nyomott rugótárcsáknál növekszik, és nagyobbá válik, mint a mágneses húzóerő, melyet az elektromágneses tengelykapcsolóban előállítanak. Ennek következtében a tárcsák csak gyengén nyomódnak egymásra és így csökken az elektromágneses tengelykapcsolóval átvihető nyomaték. Ezen kívül a nagyobb számú hullám a kikapcsolt tengelykapcsolóban a szomszédos tárcsák közötti több érintkezési hely miatt fokozza a maradék forgatónyomatékot. A nagy hullámamplitúdó miatt növekszik a horgony lökete, és csökken a kezdeti húzóerő, és ezért a tengelykapcsoló kevésbé biztosan üzemel. Ismeretesek továbbá a dörzsfelületeken kívül felhajlított kivágásokkal és távolságtartó lemezekkel ellátott tárcsák (1 575 983 számú, 47-C-13/56 N osztályú NSZK szabadalmi leírás). Ezeknél a tárcsáknál a belső és a külső gyűrű r alakú résekkel elválasztott keskeny kivágásai tengelyirányban meg vannak hajlítva, és így rugóelemeket alkotnak. Mindegyik rugó5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
