圓柱形磁流變液制動(dòng)器的分析與設(shè)計(jì)

概要
磁流變液制動(dòng)器是一種通過磁流變液的剪切力來傳遞轉(zhuǎn)矩的裝置。磁流變旋轉(zhuǎn)制動(dòng)器具有這樣的性質(zhì)，它的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩能隨外加制動(dòng)力的變化而迅速的變化。本文從理論上對磁流變液制動(dòng)器的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了研究。在制動(dòng)器內(nèi)的磁流變液材料所傳遞的轉(zhuǎn)矩的方程的獲得為圓柱形制動(dòng)器的設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ)?；谶@個(gè)方程，通過數(shù)學(xué)處理，體積的估計(jì)，圓柱形磁流變液制動(dòng)器中的環(huán)形磁流變液的厚度和寬度就可以得到。
1.介紹
磁流變液由穩(wěn)定的微粒的懸浮液組成，磁性粒子散布在載體液如硅油或水中。當(dāng)外加磁場作用的時(shí)候，懸浮顆粒的極性就會(huì)導(dǎo)致磁流變液的磁流變效應(yīng)。磁流變效應(yīng)就會(huì)直接影響磁流變液的力學(xué)性質(zhì)。磁流變液中的懸浮顆粒就會(huì)被磁化，并且順著磁場的方向呈鏈狀排列。這些顆粒鏈的形成就會(huì)限制磁流變液的運(yùn)動(dòng)，所以就能夠增強(qiáng)液體的應(yīng)力。這些隨著磁場力的變化是迅速的，可逆的，可控的。磁流變液的這種力學(xué)性質(zhì)能夠被應(yīng)用于磁控裝置例如磁流變液旋轉(zhuǎn)制動(dòng)器，離合器中。為了設(shè)計(jì)一個(gè)給定要求的磁流變液制動(dòng)器，首先必須建立磁流變液產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與結(jié)構(gòu)參數(shù)，磁場力之間的關(guān)系。本文從理論上對圓柱式磁流變液制動(dòng)器的基本設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了研究。賓漢模型被用于描繪承受外界磁場力的磁流變液的組成形態(tài)。分析在制動(dòng)器內(nèi)磁流變液所傳遞的轉(zhuǎn)矩的理論方法已經(jīng)形成。轉(zhuǎn)矩的工程表達(dá)式為制動(dòng)器的設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ)?；谶@個(gè)等式，通過數(shù)學(xué)運(yùn)算，在制動(dòng)器的環(huán)形磁流變液的體積和厚度就可以得出。
2.工作原理
磁流變液制動(dòng)器是一個(gè)通過磁流變液的剪切應(yīng)力來傳遞轉(zhuǎn)矩的裝置。磁流變液旋轉(zhuǎn)制動(dòng)器有這樣一個(gè)性質(zhì)就是制動(dòng)轉(zhuǎn)矩能夠隨著外加磁場力的變化而迅速地變化。在圖一中展示圓柱形磁流變液制動(dòng)器的工作原理。在固定的外圓柱體和滾動(dòng)體之間的工作間隙內(nèi)充滿了磁流變液。滾動(dòng)體以 的角速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
在不施加磁場力時(shí)，磁流變液的懸浮顆粒不能夠限制外圓柱體和滾動(dòng)體的相對運(yùn)動(dòng)。不過在工作過程中，當(dāng)電流通過電磁鐵線圈時(shí)磁通路就會(huì)形成。結(jié)果，這些粒子就沿磁通路的方向集中在一起呈鏈狀結(jié)構(gòu)。這些鏈狀結(jié)構(gòu)能夠限制磁流變液的運(yùn)動(dòng)，所以就增強(qiáng)了液體的剪切應(yīng)力。通過利用磁流變液的剪切力來完成制動(dòng)。通過改變外加磁場力的大小能夠連續(xù)地調(diào)整制動(dòng)力矩的大小。