一種可消除熱膨脹壓力的多筒式磁流變離合器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于離合器類，具體是一種可消除熱膨脹壓力的多筒式磁流變離合器。
【背景技術(shù)】
[0002]離合器是主、從動(dòng)部分在同軸線上傳遞動(dòng)力或運(yùn)動(dòng)時(shí)，具有接合或分離功能的裝置，其離合作用可以靠嵌合、摩擦等方式來實(shí)現(xiàn)。按離合動(dòng)作的過程可分為操縱式(如機(jī)械式、電磁式、液壓式、氣壓式)和自控式(如超越式、離心式、安全式)。離合器可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械的啟動(dòng)、停車、齒輪箱的速度變換、傳動(dòng)軸間在運(yùn)動(dòng)中的同步和相互超越、機(jī)器的過載安全保護(hù)、防止從動(dòng)軸的逆轉(zhuǎn)、控制傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩的大小以及滿足接合時(shí)間等要求。
[0003]磁流變離合器是一種采用不同工作原理的全新的傳動(dòng)裝置。主要由勵(lì)磁線圈、磁流變液、電源、主動(dòng)和從動(dòng)部件等結(jié)構(gòu)組成。磁流變液的表觀粘度在一定的外加磁場作用下，可以在極短時(shí)間內(nèi)快速增大到兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上，從自由流動(dòng)的液體轉(zhuǎn)變?yōu)轭惞腆w，剪切屈服強(qiáng)度也瞬時(shí)陡增；若撤去外加磁場，磁流變液又能夠快速地恢復(fù)到原來的自由流體狀態(tài)。通過調(diào)節(jié)線圈中電流的大小來改變磁流變液工作區(qū)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)對(duì)磁流變液的粘度、屈服應(yīng)力等流變性能的調(diào)節(jié)，進(jìn)而控制磁流變離合器實(shí)現(xiàn)分離、滑磨和接合功能。磁流變離合器具有結(jié)構(gòu)簡單、能耗低、噪聲小、可控性好等優(yōu)點(diǎn)。磁流變離合器主要有三種結(jié)構(gòu)型式:圓盤式、圓柱式和圓筒式。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有筒式磁流變離合器所具有的優(yōu)點(diǎn)和存在的問題，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和磁流變性能入手，提供一個(gè)能傳遞較大轉(zhuǎn)矩、結(jié)構(gòu)簡單、控制方便、可以在高轉(zhuǎn)速下工作的多筒式磁流變離合器。
[0005]本發(fā)明是通過下列技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種可消除熱膨脹壓力的多筒式磁流變離合器，其特征在于:包括一根輸入軸和一根輸出軸，三個(gè)輸入筒和兩個(gè)輸出筒，內(nèi)置式勵(lì)磁線圈，動(dòng)力由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)輸入軸，輸入筒與輸入軸固連；輸出筒與輸出軸固連。輸入筒與輸出筒之間的間隙中充滿磁流變液。通過導(dǎo)電滑環(huán)來為內(nèi)置式勵(lì)磁線圈輸入電流，通過改變輸入電流的大小控制勵(lì)磁線圈產(chǎn)生磁場的強(qiáng)度和磁流變液工作區(qū)磁感應(yīng)強(qiáng)度，使磁流變液剪切屈服強(qiáng)度發(fā)生改變，從而控制主、從動(dòng)邊扭矩的傳遞，實(shí)現(xiàn)離合器的接合、滑磨與分離功能。
[0007]本發(fā)明采用了一個(gè)活塞和簧片組合，在活塞與輸出軸之間利用多個(gè)均布簧片組進(jìn)行連接，在工作過程中，由于磁流變液剪切滑磨和線圈通電而發(fā)熱，溫度變化會(huì)導(dǎo)致磁流變液膨脹或收縮，因此推動(dòng)活塞軸向運(yùn)動(dòng)并消除影響。
[0008]本發(fā)明中，內(nèi)置式勵(lì)磁線圈通電產(chǎn)生磁場使得間隙中的磁流變液產(chǎn)生一定的剪切應(yīng)力，從而讓動(dòng)力在輸入筒和輸出筒之間得到傳遞。
[0009]本發(fā)明通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，使輸入、輸出筒的長度和半徑以及壁厚選取最佳值，從而使整個(gè)離合器能傳遞最大的轉(zhuǎn)矩。
[0010]有益效果
[0011 ] 多圓筒式磁流變離合器結(jié)構(gòu)簡單，工作間隙為水平方向，磁流變液分布較為均勻，受離心力影響較小，可控性好，可用于高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備中，通過增加圓筒數(shù)量增多磁流變液工作面數(shù)，從而達(dá)到傳遞大扭矩的目的。同時(shí)所設(shè)計(jì)的活塞可以消除由于工作溫度變化使磁流變液膨脹或收縮導(dǎo)致密封失效問題。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明實(shí)施結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]如圖1所示，一種可消除熱膨脹壓力的多筒式磁流變離合器，其特征在于:動(dòng)力由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)輸入軸I,三個(gè)輸入筒6、7、8通過焊接等方式與輸入軸I固連,兩個(gè)輸出筒11、12通過焊接等方式與中間盤14固連，中間盤14通過焊接等方式與輸出軸外轂13和輸出軸22固連，三個(gè)輸入筒6、7、8和兩個(gè)輸出筒11、12同軸間隔放置，之間間隙內(nèi)充滿磁流變液；勵(lì)磁線圈16布置在工作區(qū)側(cè)面，利用兩組螺栓15、18將端蓋17與輸出軸外轂13和輸出軸22連接在一起；導(dǎo)電滑環(huán)21外圈與機(jī)體固定，導(dǎo)線與控制電源連接，內(nèi)圈通過頂絲與輸出軸連接并一起轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)線與勵(lì)磁線圈漆包線連接，從而將控制電流通過導(dǎo)電滑環(huán)21輸入到勵(lì)磁線圈16中，保證離合器在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)控制電流的穩(wěn)定和連續(xù)。
[0014]本發(fā)明采用了一個(gè)活塞3和簧片組合24，用來消除由于溫度變化導(dǎo)致磁流變液膨脹和收縮帶來的不利影響。在工作過程中，離合器會(huì)由于磁流變液剪切滑磨和線圈通電而發(fā)熱，并使磁流變液膨脹，從而推動(dòng)活塞3運(yùn)動(dòng)，在活塞后放置有多個(gè)簧片24，把熱能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能；當(dāng)溫度降低后，活塞在簧片作用下恢復(fù)原位。
[0015]結(jié)構(gòu)中輸入軸1、中間盤14和端蓋5均用絕磁(隔磁)材料(如不銹鋼等)，輸入筒(6，7，8)、輸出筒(11，12)、輸出軸外轂13、端蓋17和輸出軸22均用高導(dǎo)磁材料，保證磁力線最大限度穿過磁流變液工作區(qū)，使其具有最大磁場強(qiáng)度。
[0016]導(dǎo)電滑環(huán)中不通入電流時(shí)，離合器處于分離狀態(tài)。由于沒有磁場作用，這個(gè)時(shí)候筒間隙內(nèi)的磁流變液處于自由流體狀態(tài)，不傳遞動(dòng)力。
[0017]導(dǎo)電滑環(huán)通電時(shí)，離合器處于滑磨或接合狀態(tài)。通入電流的大小決定勵(lì)磁線圈產(chǎn)生磁場強(qiáng)弱，從而使工作區(qū)磁流變液具有不同的剪切屈服強(qiáng)度，以此控制離合器的接合程度。當(dāng)電流較大時(shí)，如果離合器傳遞扭矩大于負(fù)載扭矩，則離合器處于接合狀態(tài)；當(dāng)電流較小時(shí)，離合器所傳遞扭矩小于負(fù)載扭矩，則離合器處于滑磨狀態(tài)。
[0018]動(dòng)力傳遞路線如下:
[0019]發(fā)動(dòng)機(jī)-輸入軸-輸入筒6、7、8-輸出筒11、12、輸出軸外轂13-中間盤14、端蓋17——輸出軸22 (動(dòng)力輸出)
[0020]控制路線如下:
[0021]輸入電流——導(dǎo)電滑環(huán)21——?jiǎng)?lì)磁線圈16(產(chǎn)生磁場)——磁流變液工作區(qū)磁感應(yīng)強(qiáng)度。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種多筒式磁流變離合器，其特征在于:包括一根輸入軸，以及與輸入軸通過焊接等方式固連的三個(gè)或多個(gè)輸入筒；與輸入筒同軸并且間隔放置的兩個(gè)或多個(gè)輸出筒，通過焊接等方式將輸出筒固連在中間板上，中間板通過焊接等方式與輸出軸外轂和輸出軸固連并密封，防止工作區(qū)磁流變液流入線圈區(qū)域；通過螺栓將端蓋與外轂和輸出軸連接在一起，勵(lì)磁線圈被密封在里面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多筒式磁流變離合器，其特征在于:輸入筒與輸出筒之間有連通的間隙，間隙中充滿磁流變液。不通電時(shí)，磁流變液處于自由流體狀態(tài)，輸入筒和輸出筒之間通過液體的黏性力發(fā)生作用，傳遞扭矩很小，離合器處于分離狀態(tài)；通電時(shí)，勵(lì)磁線圈產(chǎn)生磁場，使工作區(qū)磁流變液發(fā)生磁流變效應(yīng)，產(chǎn)生剪切應(yīng)力，離合器處于滑磨或接合狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力從輸入軸向輸出軸的傳遞。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多筒式磁流變離合器，其特征在于:勵(lì)磁線圈采用內(nèi)置式，放置在磁流變液工作區(qū)側(cè)面，與輸出軸(或輸入軸)同步旋轉(zhuǎn)。磁力線垂直于工作間隙，產(chǎn)生的磁場磁路能最大程度地覆蓋磁流變液工作區(qū)域。4.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的多筒式磁流變離合器，其特征在于:采用了一個(gè)活塞和簧片組合(彈性機(jī)構(gòu))，用來消除磁流變液由于溫度變化產(chǎn)生收縮或膨脹帶來的不利影響。當(dāng)磁流變液受熱或遇冷發(fā)生膨脹或收縮時(shí)，推動(dòng)活塞沿軸向運(yùn)動(dòng)，從而把熱能轉(zhuǎn)化為簧片(彈性機(jī)構(gòu))的彈性勢(shì)能；熱量散失后，簧片回復(fù)原位，防止密封失效。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多筒式磁流變離合器，其特征在于:為了規(guī)范磁路并使磁流變液工作區(qū)產(chǎn)生最大磁感應(yīng)強(qiáng)度，輸入軸、中間盤、活塞和端蓋5采用絕磁(隔磁)材料，輸入筒、輸出筒、輸出軸、輸出軸外轂和端蓋17采用高磁導(dǎo)率材料。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多筒式磁流變離合器，其特征在于:設(shè)計(jì)擋片19和螺栓20用來對(duì)軸承進(jìn)行軸向定位。
【專利摘要】本發(fā)明屬于離合器類，其特征在于：一根輸入軸和一根輸出軸，三個(gè)輸入筒和兩個(gè)輸出筒，內(nèi)置式勵(lì)磁線圈，動(dòng)力由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)輸入軸，輸入筒與輸入軸相連；輸出軸與輸出筒相連。輸入筒與輸出筒之間有連通的間隙，間隙中充滿磁流變液。通過導(dǎo)電滑環(huán)來為內(nèi)置式勵(lì)磁線圈輸入電流，通過輸入電流的大小來控制線圈產(chǎn)生不同大小的磁場，從而控制離合器的分離、滑磨和接合。輸入軸中間孔內(nèi)有一螺栓，用于軸承軸向定位。采用了一個(gè)活塞和簧片組合，用來消除溫度變化導(dǎo)致磁流變液膨脹或收縮帶來的不利影響。本發(fā)明具有能傳遞大扭矩、可以在高轉(zhuǎn)速下工作、結(jié)構(gòu)簡單、控制靈敏、反應(yīng)迅速，采用新型能量傳遞方式的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)獨(dú)特實(shí)用。
【IPC分類】F16D37/02
【公開號(hào)】CN105221602
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410312656
【發(fā)明人】陳德民, 蔡青格, 張宏, 楊班權(quán), 孫煒海, 劉國強(qiáng), 陳紅遷, 潘晶雯, 陳穎
【申請(qǐng)人】中國人民解放軍裝甲兵工程學(xué)院
【公開日】2016年1月6日
【申請(qǐng)日】2014年7月3日