CN103089863B - 一种径向挤压式磁流变液制动器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种径向挤压式磁流变液制动器，属于液力阻力制动器领域。本发明在现有装置的基础上增加了右导磁制动外壳、加压装置、线圈固定环、加压通道、右励磁线圈和隔磁环，其中，右导磁制动外壳设置在左导磁外壳右侧，之间留有空隙，其外圆周设有加压装置，主动轴与左导磁外壳及右导磁制动外壳之间形成两个磁流变液间隙，励磁线圈、右励磁线圈和隔磁环设置在右导磁制动外壳和左导磁外壳之间构成的空隙中，其中，左励磁线圈和右励磁线圈之间通过线圈固定环固定，加压通道分别设置在右导磁制动外壳、线圈固定环以及隔磁环上。本发明装配简单，结构紧凑，在提供更大的制动力矩的同时，增强装置的可靠性，降低能耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种磁流变液制动器，具体是一种径向挤压式磁流变液制动器，属于液力阻力制动器领域。
背景技术
磁流变液是一种新型磁功能材料，它是由基液、磁性颗粒和分散剂组成。在无外加磁场时，表现为性能良好的牛顿流体；在外加磁场作用下，呈现出类似固体的力学性质，且这种粘度变化是连续可逆的，即一旦去掉磁场后，又变成可以流动的液体。由于具有磁流变效应连续、可逆、迅速和易于控制的特点，使得磁流变液在机械等相关领域得到了越来越广泛的应用。
磁流变液制动器是磁流变器件一个重要的分支，能够根据磁流变液的性能转化为制动力，其中，制动力矩是衡量磁流变液制动器的制动力大小以及适用范围的一个重要指标，如何其高制动力矩成为目前该领域的一个重要的研究方向。公开号为CN1482376的中国发明专利2004年03月17日公开的一种 “结构可变的旋转式磁流变液制动器”，采用双盘结构提高工作效率，增加制动力矩；公开号为CN102146968A的中国发明专利2011年08月10日公开的一种 “多盘式磁流变制动器”，通过改变线圈数量增大励磁电流，从而增加制动力矩。上述两方式，前者增加制动盘的数量会使制动器的加工难度增大，而且结构不够紧凑；后者在增大励磁电流的大小的过程中，当磁流变液达到磁饱和时，制动力矩不会在增加，效果不明显，且持久性不够，能耗较大。 综上所述，如何能够在提高磁流变液制动器的制动力矩的同时保证装置的装配简单，结构紧凑，并能够降低耗能成为新的课题。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提供一种径向挤压式磁流变液制动器，装配简单，结构紧凑，在提供更大的制动力矩的同时，增强装置的可靠性，降低能耗。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种径向挤压式磁流变液制动器，包括出液口、圆锥滚子轴承、主动轴、密封圈、左端盖、锁紧螺母、轴承座、固定螺钉、旋转密封圈、进液口、左导磁外壳和左励磁线圈，主动轴通过成对的圆锥滚子轴承与轴承座相连，锁紧螺母将圆锥滚子轴承锁紧在主动轴上，轴承座通过固定螺钉和旋转密封圈紧固在左导磁外壳上，固定左端盖上设有密封圈，并通过紧固螺钉固定在轴承座的左端，左导磁外壳上设有进液口和出液口；在上述装置的基础上，本发明还增加了右导磁制动外壳、加压装置、线圈固定环、加压通道、右励磁线圈、磁流变液通道和隔磁环，其中，右导磁制动外壳设置在左导磁外壳右侧，之间留有空隙，右导磁制动外壳外圆周设有加压装置，主动轴与左导磁外壳及右导磁制动外壳之间形成两个磁流变液间隙，励磁线圈、右励磁线圈和隔磁环设置在右导磁制动外壳和左导磁外壳之间构成的空隙中，其中，左励磁线圈和右励磁线圈之间通过线圈固定环固定，加压通道分别设置在右导磁制动外壳、线圈固定环以及隔磁环上。
进一步，右导磁制动外壳外圆周开均匀设有三个加压装置。
进一步，还包括压力传感器，压力传感器设置在右导磁制动外壳上。
与现有技术相比，本发明采用了径向加压结构，基于磁流变液的径向挤压增强效应，在左导磁外壳右侧设置右导磁制动外壳，同时在右导磁制动外壳外圆周设置加压装置，当制动力矩不足时，在间隙内磁流变液固化的情况下，使用加压装置对工作磁流变液施加垂直于磁场方向的挤压力，大幅度提高了磁流变液的剪切应力；同时，主动轴与左导磁外壳、右导磁制动外壳之间形成两个磁流变液间隙，形成双面磁流变液间隙制动结构，剪切力为单磁流变液间隙工作面的双倍，提高了装置的制动力矩；在上述的改进的基础上，本发明在左导磁外壳和右导磁制动外壳之间的空隙中设置了隔磁环，使磁力线全部通过磁流变液间隙以减少漏磁，并且使非工作间隙内的磁流变液处于液态，便于传递压力使间隙内固化的磁流变液处于径向加压状态，进一步保证了装置的制动效果，且装配简单，结构紧凑，在提供更大的制动力矩的同时，增强了装置的可靠性，降低了能耗。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图2是A-A向示意图。
图中：1、出液口，2、圆锥滚子轴承，3、主动轴，4、密封圈，5、左端盖，6、锁紧螺母，7、轴承座，8、固定螺钉，9、旋转密封圈，10、进液口，11、左导磁外壳，12、紧固螺钉，13、左励磁线圈，14、右导磁制动外壳，15、加压装置，16、线圈固定环，17、加压通道，18、右励磁线圈，19、磁流变液通道，20、隔磁环，21、磁流变液工作间隙，22、压力传感器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本径向挤压式磁流变液制动器，包括出液口1、圆锥滚子轴承2、主动轴3、密封圈4、左端盖5、锁紧螺母6、轴承座7、固定螺钉8、旋转密封圈9、进液口10、左导磁外壳11和左励磁线圈13，主动轴3通过成对的圆锥滚子轴承2与轴承座7相连，锁紧螺母6将圆锥滚子轴承2锁紧在主动轴3上，轴承座7通过固定螺钉8和旋转密封圈紧固在左导磁外壳11上，固定左端盖5上设有密封圈4，并通过紧固螺钉固定在轴承座7的左端，左导磁外壳11上设有进液口10和出液口1；在上述装置的基础上，本发明还设置了右导磁制动外壳14、加压装置15、线圈固定环16、加压通道17、右励磁线圈18、磁流变液通道19、隔磁环20和磁流变液工作间隙21，其中，右导磁制动外壳14设置在左导磁外壳11右侧，之间留有空隙，右导磁制动外壳14外圆周设有加压装置15，主动轴3与左导磁外壳11、右导磁制动外壳14之间形成两个磁流变液间隙21，励磁线圈13、右励磁线圈18和隔磁环20设置在右导磁制动外壳14和左导磁外壳11之间构成的空隙中，其中，左励磁线圈13和右励磁线圈18之间通过线圈固定环16固定，加压通道17分别设置在右导磁制动外壳14、线圈固定环16以及隔磁环20上。
作为本发明的改进，如图2所示，右导磁制动外壳14外圆周开均匀设有三个加压装置15，进一步加大工作磁流变液施加垂直于磁场方向的挤压力，提高磁流变液的剪切应力，从而增强了装置的制动力矩。
作为本发明的又一改进，装置中还增加了压力传感器22，并将压力传感器22设置在右导磁制动外壳14上，用于测量所加压力大小，便于对装置进行监控和调整，进一步提高装置的可靠性。
在工作过程中，本装置首先通过进液口10使磁流变液充满磁流变液通道19、磁流变液间隙21和加压通道17，然后在左励磁线圈13和右励磁线圈18通入电流，使磁流变液间隙21内产生一定的磁感应强度，间隙21内磁流变液可迅速变为类固体从而提供必要的制动力矩，增加电流的大小可提高制动器的制动力矩，当磁感应强度近乎饱和时，使用加压装置15对装置内的磁流变液进行加压，由于磁流变液通道19和加压通道17内不存在磁力线，磁流变液处于液态，压力可沿各个方向进行传递，从而对磁流变液间隙21内的固化的磁流变液产生垂直于磁场方向的挤压。
结合工作过程，本发明通过采用径向加压结构，基于磁流变液的径向挤压增强效应，在左导磁外壳11右侧设置右导磁制动外壳14，同时在右导磁制动外壳14外圆周设置加压装置15，在当制动力矩不足时，在间隙内磁流变液固化的情况下，使用加压装置15对工作磁流变液施加垂直于磁场方向的挤压力，大幅度提高了磁流变液的剪切应力，进而提高了制动力矩；同时，主动轴3与左导磁外壳11、右导磁制动外壳14之间形成两个磁流变液间隙，形成双面磁流变液间隙制动结构，剪切力为单磁流变液间隙工作面的双倍，提高了装置的制动力矩；在上述的改进的基础上，本发明在左导磁外壳11和右导磁制动外壳14之间的空隙中设置了隔磁环20，使磁力线全部通过磁流变液间隙以减少漏磁，并且使非工作间隙内的磁流变液处于液态，便于传递压力使间隙内固化的磁流变液处于径向加压状态，进一步保证了装置的制动效果，且装配简单，结构紧凑，在提供更大的制动力矩的同时，增强了装置的可靠性，降低了能耗。
Claims (3)
1.一种径向挤压式磁流变液制动器，包括出液口（1）、圆锥滚子轴承（2）、主动轴（3）、密封圈（4）、左端盖（5）、锁紧螺母（6）、轴承座（7）、固定螺钉（8）、旋转密封圈（9）、进液口（10）、左导磁外壳（11）和左励磁线圈（13），主动轴（3）通过成对的圆锥滚子轴承（2）与轴承座（7）相连，锁紧螺母（6）将圆锥滚子轴承（2）锁紧在主动轴（3）上，轴承座（7）通过固定螺钉（8）和旋转密封圈紧固在左导磁外壳（11）上，固定左端盖（5）上设有密封圈（4），并通过紧固螺钉固定在轴承座（7）的左端，左导磁外壳（11）上设有进液口（10）和出液口（1）；其特征在于，还包括右导磁制动外壳（14）、加压装置（15）、线圈固定环（16）、加压通道（17）、右励磁线圈（18）、磁流变液通道（19）和隔磁环（20），所述的右导磁制动外壳（14）设置在左导磁外壳（11）右侧，之间留有空隙，右导磁制动外壳（14）外圆周设有加压装置（15），主动轴（3）与左导磁外壳（11）及右导磁制动外壳（14）之间形成两个磁流变液间隙（21），所述的励磁线圈（13）、右励磁线圈（18）和隔磁环（20）设置在右导磁制动外壳（14）和左导磁外壳（11）之间构成的空隙中，其中，左励磁线圈（13）和右励磁线圈（18）之间通过线圈固定环（16）固定，所述的加压通道（17）分别设置在右导磁制动外壳（14）、线圈固定环（16）以及隔磁环（20）上。
2.根据权利要求1所述的一种径向挤压式磁流变液制动器，其特征在于，所述的右导磁制动外壳（14）外圆周开均匀设有三个加压装置（15）。
3.根据权利要求1所述的一种径向挤压式磁流变液制动器，其特征在于，还包括压力传感器（22），压力传感器（22）设置在右导磁制动外壳（14）上。
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