CN111911565A - 一种基于磁流变液的主轴制动机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及主轴制动装置技术领域，且公开了一种基于磁流变液的主轴制动机构，包括传动主轴，传动主轴外表面的两侧均活动套装有传动隔套，传动隔套外表面的一侧固定套装有连接挡板，且连接挡板的外侧螺纹连接有液压机构，传动隔套的一端与液压机构的内部传动连接，连接挡板的内侧固定安装有制动外壳，且制动外壳的内壁上开设有截流凹槽。该基于磁流变液的主轴制动机构，对于截流通孔及其倾斜角度的设置，可以增加其对于磁流变液的入切角度，使其不但只是依靠其表面与磁流变液之间的摩擦来实现对于传动主轴的制动，同时利用截流通孔来增加其对于磁流变液的切割力矩，进一步地增加了该主轴制动机构在制动时所产生的制动力矩。

Description

一种基于磁流变液的主轴制动机构
技术领域
本发明涉及主轴制动装置技术领域，具体为一种基于磁流变液的主轴制动机构。
背景技术
磁流变液作为一种新型的智能材料，其流变特性能够随着施加的磁场的变化而发生迅速、连续性的变化，在无磁场时呈现出一种低粘度、高流动性的牛顿流体特性，而在强磁场时则呈现出一种高粘度、低流动性的类固体的特性，且其粘度与磁场之间具有稳定的对应关系，故此，基于磁流变液在磁场的作用下的特性，利用其所产生的较强剪切屈服强度，可以有效地对传动主轴转动力矩进行调控，进而实现对传动主轴的转速的连续性控制，以避免传统机械式摩擦制动时所产生的磨损、发热失效等问题。
但是，现有的基于磁流变液的制动机构其制动盘都是沉浸在磁流变液之中的，在制动盘随着传动主轴高速旋转时，其表面会因高速旋转而产生的离心力与磁流变液之间产生一层气膜，致使磁流变液在施加磁场后进行制动时对于制动盘所产生的摩擦力及制动力矩较小，进而延长了其对于传动主轴的制动时间，而且由于制动盘始终沉浸在磁流变液中，其与磁流变液之间就会存在一定的流体阻力，进而增大了传动主轴在启动时的转动力矩、增加其在传动过程中的功率损耗，故，亟需一种新型的基于磁流变液的制动机构，以解决上述的技术缺陷。
发明内容
(一)解决的技术问题
本发明提供了一种基于磁流变液的主轴制动机构，具备制动力矩大、制动力矩不会受到离心力的影响且主轴在传动时的功率损耗较小的优点，解决了现有的基于磁流变液的制动机构其制动盘都是沉浸在磁流变液之中的，在制动盘随着传动主轴高速旋转时，其表面会因高速旋转而产生的离心力与磁流变液之间产生一层气膜，致使磁流变液在施加磁场后进行制动时对于制动盘所产生的摩擦力及制动力矩较小，进而延长了其对于传动主轴的制动时间，而且由于制动盘始终沉浸在磁流变液中，其与磁流变液之间就会存在一定的流体阻力，进而增大了传动主轴在启动时的转动力矩、增加其在传动过程中的功率损耗的问题。
(二)技术方案
本发明提供如下技术方案：一种基于磁流变液的主轴制动机构，包括传动主轴，所述传动主轴外表面的两侧均活动套装有传动隔套，所述传动隔套外表面的一侧固定套装有连接挡板，且连接挡板的外侧螺纹连接有液压机构，所述传动隔套的一端与液压机构的内部传动连接，所述连接挡板的内侧固定安装有制动外壳，且制动外壳的内壁上开设有截流凹槽，所述传动隔套的另一端且位于制动外壳的内腔中固定套接有活动压盘，所述活动压盘的另一侧活动套接有固定压盘，所述传动主轴外表面的中部且位于两组固定压盘之间固定套装有制动盘体，所述连接挡板的内腔且位于制动外壳的***设有电磁线圈。
优选的，所述连接挡板的内腔中填充有等容积的磁流变液。
优选的，所述制动盘体包括制动压盘，所述制动压盘的正反两侧均开设有封隔凹槽，所述封隔凹槽的内壁与固定压盘的外表面之间相接触，所述制动压盘的正面设有环形阵列排布的截流通孔。
优选的，所述封隔凹槽的开设深度等于固定压盘的厚度，且截流通孔的外径大于封隔凹槽的内径。
优选的，所述截流通孔的开口方向与水平面和垂直面均成45°夹角。
(三)有益效果
本发明具备以下有益效果：
1、该基于磁流变液的主轴制动机构，对于活动压盘和固定压盘之间的设置，在未对传动主轴启动制动时可以有效的阻隔制动盘体与连接挡板内腔中磁流变液之间的接触，并利用传动隔套和液压机构的设置，在需要制动时迅速的挤压磁流变液并使其与制动盘体之间发生紧密接触，与现有的基于磁流变液的制动机构相比，有效地避免了传动主轴在高速转动时与磁流变液之间的接触，从而有效地避免了制动盘体在高速转动时因离心力而与磁流变液之间产生气膜的问题，进而有效的提高了该主轴制动机构的制动力矩，并缩短了对于传动主轴的减速制动时长，同时减小了传动主轴在传动过程中的功率损耗。
2、该基于磁流变液的主轴制动机构，对于截流通孔及其倾斜角度的设置，可以增加其对于磁流变液的入切角度，使其不但只是依靠其表面与磁流变液之间的摩擦来实现对于传动主轴的制动，同时利用截流通孔来增加其对于磁流变液的切割力矩，进一步地增加了该主轴制动机构在制动时所产生的制动力矩。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明结构图1的A处的放大示意图；
图3为本发明制动盘体的结构示意图。
图中：1、传动主轴；2、传动隔套；3、连接挡板；4、液压机构；5、制动外壳；6、截流凹槽；7、活动压盘；8、固定压盘；9、制动盘体；91、制动压盘；92、封隔凹槽；93、截流通孔；10、电磁线圈。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，一种基于磁流变液的主轴制动机构，包括传动主轴1，传动主轴1外表面的两侧均活动套装有传动隔套2，传动隔套2外表面的一侧固定套装有连接挡板3，且连接挡板3的外侧螺纹连接有液压机构4，传动隔套2的一端与液压机构4的内部传动连接，连接挡板3的内侧固定安装有制动外壳5，且制动外壳5的内壁上开设有截流凹槽6，传动隔套2的另一端且位于制动外壳5的内腔中固定套接有活动压盘7，活动压盘7的另一侧活动套接有固定压盘8，传动主轴1外表面的中部且位于两组固定压盘8之间固定套装有制动盘体9，连接挡板3的内腔且位于制动外壳5的***设有电磁线圈10。
其中，液压机构4的内部与液压泵之间传动连接，而电磁线圈10的内部与独立电源之间电连接，同时液压机构4与电磁线圈10之间分别与控制***之间反馈电连接。
本技术方案中，连接挡板3的内腔中填充有等容积的磁流变液。
其中，对于活动压盘7和固定压盘8之间的设置，在未启动制动时可以有效的阻隔制动盘体9与连接挡板3内腔中磁流变液之间的接触，并利用传动隔套2和液压机构4的设置，在需要制动时迅速的挤压磁流变液并使其与制动盘体9之间发生紧密接触，从而减小了传动主轴1在传动过程中的功率损耗，同时避免了制动盘体9在高速转动时因离心力而与磁流变液之间产生气膜的问题，进而有效的提高了该主轴制动机构的制动力矩，并缩短了对于传动主轴1的减速制动时长。
本技术方案中，制动盘体9包括制动压盘91，制动压盘91的正反两侧均开设有封隔凹槽92，封隔凹槽92的内壁与固定压盘8的外表面之间相接触，制动压盘91的正面设有环形阵列排布的截流通孔93。
其中，对于制动盘体9的设置，可以有效稳定增加其与施加磁场后的磁流变液之间的剪切力矩，使其不但只是依靠表面的摩擦来实现对于传动主轴1的制动，同时利用制动压盘91上的截流通孔93来增加其对于磁流变液的剪切力矩，进一步地增大该主轴制动机构的制动力矩。
本技术方案中，封隔凹槽92的开设深度等于固定压盘8的厚度，且截流通孔93的外径大于封隔凹槽92的内径。
其中，对于封隔凹槽92外部结构的设置，使得固定压盘8可以有效的贴合在其内壁上，而在不需要制动时将其内部的磁流变液排出，不会对高速旋转的制动压盘91形成流体阻力，而且由于高速旋转的制动压盘91不会与连接挡板3内腔中的磁流变液之间发生摩擦接触，致使磁流变液不会因摩擦而导致其温度出现升高的现象。
本技术方案中，截流通孔93的开口方向与水平面和垂直面均成45°夹角。
其中，对于截流通孔93倾斜角度的设置，可以增加其对于磁流变液的入切角度，使其在切割粘度较大的磁流变液时所需要的力矩较大，进而有效地增加其在制动时所产生的制动力矩。
本实施例的使用方法和工作原理：
首先将该主轴制动机构与动力源、控制***及机械设备机构之间连接好，当不需要制动时，使得两组活动压盘7和固定压盘8保持在初始的位置状态下，且紧密的与封隔凹槽92和制动压盘91之间相贴合，致使连接挡板3内腔中磁流变液被挤压到固定压盘8的外侧不会与制动盘体9之间发生接触，当需要制动时，通过控制***首先启动液压机构4，并在传动隔套2的传动作用下带动活动压盘7和固定压盘8在连接挡板3的内腔中向外侧移动，同时挤压连接挡板3内腔一侧的磁流变液，使其沿着活动压盘7与连接挡板3内壁之间的间隙流动并与制动盘体9之间发生相互接触，之后通过控制***启动电磁线圈10，在连接挡板3的***对其中的磁流变液施加磁场，致使连接挡板3内腔中的磁流变液粘度增大，并对制动压盘91及其中开设的截流通孔93产生较大的阻力，致使传动主轴1的转速不断的下降直至停止，进而完成对传动主轴1的减速或制动作业，当需要重新转动传动主轴1时，首先通过控制***撤去电磁线圈10对于连接挡板3内腔中磁流变液所施加的磁场，使其变成低粘度、高流动性的流体，并再次启动液压机构4并利用传动隔套2向内侧移动活动压盘7和固定压盘8来挤压磁流变液，并使其沿着固定压盘8与连接挡板3内壁之间的间隙重新流动到活动压盘7的一侧，以隔绝其与制动盘体9之间的接触，致使传动主轴1可以保持高效稳定的转动。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种基于磁流变液的主轴制动机构，包括传动主轴(1)，其特征在于：所述传动主轴(1)外表面的两侧均活动套装有传动隔套(2)，所述传动隔套(2)外表面的一侧固定套装有连接挡板(3)，且连接挡板(3)的外侧螺纹连接有液压机构(4)，所述传动隔套(2)的一端与液压机构(4)的内部传动连接，所述连接挡板(3)的内侧固定安装有制动外壳(5)，且制动外壳(5)的内壁上开设有截流凹槽(6)，所述传动隔套(2)的另一端且位于制动外壳(5)的内腔中固定套接有活动压盘(7)，所述活动压盘(7)的另一侧活动套接有固定压盘(8)，所述传动主轴(1)外表面的中部且位于两组固定压盘(8)之间固定套装有制动盘体(9)，所述连接挡板(3)的内腔且位于制动外壳(5)的***设有电磁线圈(10)。
2.根据权利要求1所述的一种基于磁流变液的主轴制动机构，其特征在于：所述连接挡板(3)的内腔中填充有等容积的磁流变液。
3.根据权利要求1所述的一种基于磁流变液的主轴制动机构，其特征在于：所述制动盘体(9)包括制动压盘(91)，所述制动压盘(91)的正反两侧均开设有封隔凹槽(92)，所述封隔凹槽(92)的内壁与固定压盘(8)的外表面之间相接触，所述制动压盘(91)的正面设有环形阵列排布的截流通孔(93)。
4.根据权利要求3所述的一种基于磁流变液的主轴制动机构，其特征在于：所述封隔凹槽(92)的开设深度等于固定压盘(8)的厚度，且截流通孔(93)的外径大于封隔凹槽(92)的内径。
5.根据权利要求3所述的一种基于磁流变液的主轴制动机构，其特征在于：所述截流通孔(93)的开口方向与水平面和垂直面均成45°夹角。
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