專利名稱：用磁流變流體實(shí)現(xiàn)減振及非接觸式動(dòng)力傳遞的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及振動(dòng)控制和機(jī)械動(dòng)力傳動(dòng)領(lǐng)域，尤其是用磁流變流體實(shí)現(xiàn)減振及非接觸式動(dòng)力傳遞的方法，針對(duì)現(xiàn)有特種車輛用葉片式減振器和四輪驅(qū)動(dòng)車輛用液體粘性聯(lián)軸器阻尼比無(wú)法在線連續(xù)調(diào)節(jié)、示功圖受工作溫度影響明顯，加工精度要求高，不能實(shí)現(xiàn)主動(dòng)控制等弱點(diǎn)，本發(fā)明公開了用磁流變流體實(shí)現(xiàn)減振及非接觸式動(dòng)力傳遞的方法。
背景技術(shù)：
在《坦克構(gòu)造學(xué)》第十五章第三節(jié)中，詳細(xì)描述了特種車輛用葉片減振器的工作原理和內(nèi)部結(jié)構(gòu)(參照原理4和圖5)。由于傳統(tǒng)的葉片式減振器的密封件可靠性能差，曾經(jīng)一度被摩擦片式減振器所替代。但由于摩擦片式減振器的行走舒適性能差，在當(dāng)今密封件技術(shù)水平日益提高的背景下，傳統(tǒng)的葉片式減振器又奪回了失去的市場(chǎng)份額。但傳統(tǒng)的葉片式減振器屬于被動(dòng)減振元器件，同常規(guī)車輛一樣，在低速舒適性和高速操縱穩(wěn)定性之間存在矛盾，往往不能兼顧。隨著高新技術(shù)的發(fā)展，先進(jìn)的精密儀器裝備于車輛，以及對(duì)于車輛的高速能力也提出了要求，從而對(duì)于車輛行動(dòng)部分的主動(dòng)控制要求越來(lái)越高。由于傳統(tǒng)葉片式減振器屬于被動(dòng)式減振器，其阻尼比不能在線調(diào)節(jié)和主動(dòng)控制，從而對(duì)于多種路面的適應(yīng)性差，溫升加大，示功圖受溫度的影響大，往往導(dǎo)致過(guò)早失效。就如何將傳統(tǒng)葉片減振器改為阻尼比在線連續(xù)調(diào)節(jié)的主動(dòng)/半主動(dòng)減振器，顧亮等人在“葉片式減振器的特性分析和液壓參數(shù)識(shí)別”一文中，提出了在高、低壓腔間串入外設(shè)液壓比例閥，連續(xù)在線控制阻尼比的方法，但仍沒(méi)有能夠在降低葉片減振器的加工精度以及從減振器內(nèi)部入手解決問(wèn)題。能否有一種方法，在常溫下使葉片式減振器的內(nèi)部壓力小，還能用外加信號(hào)控制其阻尼力的輸出，實(shí)現(xiàn)低壓、可靠的主動(dòng)半主動(dòng)控制？同時(shí)在魏宸官與趙家象合著的《液體粘性傳動(dòng)技術(shù)》一書中詳細(xì)論述了通過(guò)改變主、從盤式葉片間的工作間隙，依靠粘性流體剪切作用傳遞動(dòng)力的粘性動(dòng)力傳動(dòng)裝置(如液體粘性聯(lián)軸器)，必須采用高精度液壓控制系統(tǒng)控制主、從盤式葉片間的工作間隙，無(wú)形中提高了控制的成本和加工精度，使大功率整機(jī)的成本高(從幾十萬(wàn)至數(shù)百萬(wàn)人民幣不等)，使用場(chǎng)合常常受到限制。如果利用固定間隙和改變流體的表觀粘度的方法，不但省去了高精度液壓控制系統(tǒng)控制的成本，同時(shí)也大大降低制造精度和生產(chǎn)成本，使大功率整機(jī)的成本低(從幾萬(wàn)至幾十萬(wàn)不等)，顯然有著顯著的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益。
近年來(lái)，一種通過(guò)外加弱電信號(hào)控制流體(表觀)粘稠的技術(shù)，稱之為磁流變技術(shù)，逐漸成為主動(dòng)懸架和動(dòng)力傳遞的核心，該技術(shù)已經(jīng)成功地應(yīng)用于工程機(jī)械(如中國(guó)柳工的CLG858高速裝載機(jī)主動(dòng)懸架技術(shù)——中國(guó)武漢盤古減振抗震緩沖技術(shù)有限公司提供)、高檔轎車(如美國(guó)通用的卡迪拉克四種車型——美國(guó)DELPHI公司提供)、建筑結(jié)構(gòu)(中國(guó)的洞庭湖懸索大橋——美國(guó)LORD公司提供)等。隨著磁流變技術(shù)的發(fā)展，磁流變技術(shù)前景看好。
磁流變技術(shù)的應(yīng)用模型分為流通模型和剪切模型，該發(fā)明利用的是剪切模型。剪切模型認(rèn)為兩倆相互分離δ、相對(duì)以v線速度滑動(dòng)的平板，在施加磁場(chǎng)強(qiáng)度為H，介質(zhì)的常規(guī)粘度為μ時(shí)，其板間的剪應(yīng)力符合τ＝τ0+μv/δ其中τ0是磁場(chǎng)強(qiáng)度的函數(shù)。顯然，在v＝0時(shí)，牛頓流體項(xiàng)消失，只要磁場(chǎng)強(qiáng)度不為零，兩板間的剪切力不為零。從而通過(guò)改變磁場(chǎng)強(qiáng)度，就可以控制兩板間的剪切力的大小。在v≠0時(shí)，牛頓流體項(xiàng)仍有貢獻(xiàn)。
問(wèn)題是，能否用成熟的磁流變技術(shù)改造傳統(tǒng)的葉片減振器和依靠粘性流體剪切作用傳遞動(dòng)力的粘性動(dòng)力傳動(dòng)裝置(如液體粘性聯(lián)軸器)，克服其諸多缺點(diǎn)，正是本發(fā)明的目標(biāo)所在。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述不足，提出用磁流變流體實(shí)現(xiàn)減振及非接觸式動(dòng)力傳遞的方法，利用磁流變技術(shù)，以提供一種對(duì)于加工精度要求低，通過(guò)外加弱電信號(hào)，使阻尼比或動(dòng)力傳遞在大范圍內(nèi)在線連續(xù)、快速、可逆調(diào)節(jié)的方案。
解決上述問(wèn)題的技術(shù)方案解決上述問(wèn)題的技術(shù)方案是用磁流變流體實(shí)現(xiàn)減振及非接觸式動(dòng)力傳遞的方法，涉及振動(dòng)控制及動(dòng)力傳遞與控制領(lǐng)域，其特征是采用多片盤式葉片，將多片盤式葉片按主、從關(guān)系分為主動(dòng)葉片(30)、從動(dòng)葉片(20)，將主動(dòng)葉片(30)、從動(dòng)葉片(20)依次序沿公共軸線(200)排列組成主動(dòng)葉片組和從動(dòng)葉片組，將主動(dòng)葉片組與主動(dòng)軸(170)相聯(lián)接，將從動(dòng)葉片組與從動(dòng)軸(15)相聯(lián)接；用隔磁浮動(dòng)支承環(huán)(90)限制主動(dòng)葉片與從動(dòng)葉片工作面間的間隙，使主動(dòng)葉片(30)與從動(dòng)葉片(20)的工作面分離后形成工作間隙(50)；在主動(dòng)葉片與從動(dòng)葉片間的工作空間(50)內(nèi)充有磁流變流體；在多片盤式葉片的公共軸線(200)方向上的一側(cè)設(shè)置帶鐵芯(140)的電磁螺線管(130)、扼鐵I(100、120)；在多片盤式葉片的公共軸線(200)方向上的另一側(cè)設(shè)置扼鐵II(10)；在扼鐵I(100、120)上設(shè)置隔磁環(huán)(110)，在多片盤式葉片上與隔磁環(huán)(110)相對(duì)應(yīng)的圓周上沿周向分別開有若干個(gè)聚磁孔(40、60)，首先使電磁螺線管的主磁通(70)一次垂直穿過(guò)多片盤式葉片和各工作空間(50)中的磁流變流體，其次使電磁螺線管的主磁通(80)二次垂直穿過(guò)多片盤式葉片和各工作空間(50)中的磁流變流體，形成主磁通回路(180)；給電磁螺線管(130)施加電能，改變主動(dòng)葉片與從動(dòng)葉片間工作空間(50)內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度，使其內(nèi)的磁流變流體流變特性發(fā)生顯著變化，在主動(dòng)葉片與從動(dòng)葉片的工作面沒(méi)有直接接觸的條件下，在主動(dòng)葉片與從動(dòng)葉片間傳遞阻尼力矩，實(shí)現(xiàn)減振和對(duì)于非接觸式動(dòng)力傳遞連續(xù)控制的功能。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1)主動(dòng)葉片和從動(dòng)葉片的工作面不直接接觸，采用大間隙，降低了機(jī)加工中對(duì)于尺寸精度、葉片表面不平度和表面粗糙度的要求；2)在大范圍內(nèi)，可連續(xù)、快速、可逆地調(diào)控磁流變流體的粘稠，實(shí)現(xiàn)減振器的半主動(dòng)控制，補(bǔ)償工作溫度的影響；3)在大范圍內(nèi)，可連續(xù)、快速、可逆地調(diào)控磁流變流體的粘稠，使液體粘性聯(lián)軸器的動(dòng)力輸出特性能夠適應(yīng)道路的特殊要求；4)從根本上解決了車輛低速舒適性能、高速操縱穩(wěn)定性能和轉(zhuǎn)彎特性等之間的矛盾，在提高車輛低速舒適性能的同時(shí)，提高其高速操縱穩(wěn)定性能；5)通過(guò)弱電信號(hào)實(shí)施主動(dòng)力或力矩控制。
說(shuō)明書


書附圖如下圖1是磁流變流體減振器和磁流變流體非接觸式動(dòng)力傳遞器件的模型示意圖。
圖2是磁流變流體減振器和磁流變流體非接觸式動(dòng)力傳遞器件模型中的主動(dòng)葉片、從動(dòng)葉片、隔磁浮動(dòng)支承環(huán)、主動(dòng)葉片與從動(dòng)葉片間工作間隙、主動(dòng)葉片和從動(dòng)葉片上的聚磁孔的局部放大圖。
下面參照?qǐng)D1、圖2詳述用磁流變流體實(shí)現(xiàn)減振及非接觸式動(dòng)力傳遞的方法如圖1、圖2所述，磁流變流體減振器和磁流變流體非接觸式動(dòng)力傳遞器件的模型由扼鐵II(10)、從動(dòng)軸(15)、從動(dòng)葉片(20)、主動(dòng)葉片(30)、聚磁孔(40、60)、隔磁浮動(dòng)支承環(huán)(90)、扼鐵I(100、120)、隔磁環(huán)(110)、電磁螺線管(130)、鐵芯(140)、軸承(150)、右卡環(huán)(160)、主磁通閉合回路(180)、左卡環(huán)(190)和公共中心線(200)組成。
用磁流變流體實(shí)現(xiàn)減振及非接觸式動(dòng)力傳遞的方法，涉及振動(dòng)控制及動(dòng)力傳遞與控制領(lǐng)域，其特征是采用多片盤式葉片，將多片盤式葉片按主、從關(guān)系分為主動(dòng)葉片(30)、從動(dòng)葉片(20)，將主動(dòng)葉片(30)、從動(dòng)葉片(20)依次序沿公共軸線(200)排列組成主動(dòng)葉片組和從動(dòng)葉片組，將主動(dòng)葉片組與主動(dòng)軸(170)相聯(lián)接，將從動(dòng)葉片組與從動(dòng)軸(15)相聯(lián)接；用隔磁浮動(dòng)支承環(huán)(90)限制主動(dòng)葉片與從動(dòng)葉片工作面間的間隙，使主動(dòng)葉片(30)與從動(dòng)葉片(20)的工作面分離后形成工作間隙(50)；在主動(dòng)葉片與從動(dòng)葉片間的工作空間(50)內(nèi)充有磁流變流體；在多片盤式葉片的公共軸線(200)方向上的一側(cè)設(shè)置帶鐵芯(140)的電磁螺線管(130)、扼鐵I(100、120)；在多片盤式葉片的公共軸線(200)方向上的另一側(cè)設(shè)置扼鐵II(10)；在扼鐵I(100、120)上設(shè)置隔磁環(huán)(110)，在多片盤式葉片上與隔磁環(huán)(110)相對(duì)應(yīng)的圓周上沿周向分別開有若干個(gè)聚磁孔(40、60)，首先使電磁螺線管的主磁通(70)一次垂直穿過(guò)多片盤式葉片和各工作空間(50)中的磁流變流體，其次使電磁螺線管的主磁通(80)二次垂直穿過(guò)多片盤式葉片和各工作空間(50)中的磁流變流體，形成主磁通回路(180)；給電磁螺線管(130)施加電能，改變主動(dòng)葉片與從動(dòng)葉片間工作空間(50)內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度，使其內(nèi)的磁流變流體流變特性發(fā)生顯著變化，在主動(dòng)葉片與從動(dòng)葉片的工作面沒(méi)有直接接觸的條件下，在主動(dòng)葉片與從動(dòng)葉片間傳遞阻尼力矩，實(shí)現(xiàn)減振和對(duì)于非接觸式動(dòng)力傳遞連續(xù)控制的功能。
權(quán)利要求
1.用磁流變流體實(shí)現(xiàn)減振及非接觸式動(dòng)力傳遞的方法，涉及振動(dòng)控制及動(dòng)力傳遞與控制領(lǐng)域，其特征是采用多片盤式葉片，將多片盤式葉片按主、從關(guān)系分為主動(dòng)葉片(30)、從動(dòng)葉片(20)，將主動(dòng)葉片(30)、從動(dòng)葉片(20)依次序沿公共軸線(200)排列組成主動(dòng)葉片組和從動(dòng)葉片組，將主動(dòng)葉片組與主動(dòng)軸(170)相聯(lián)接，將從動(dòng)葉片組與從動(dòng)軸(15)相聯(lián)接；用隔磁浮動(dòng)支承環(huán)(90)限制主動(dòng)葉片與從動(dòng)葉片工作面間的間隙，使主動(dòng)葉片(30)與從動(dòng)葉片(20)的工作面分離后形成工作間隙(50)；在主動(dòng)葉片與從動(dòng)葉片間的工作空間(50)內(nèi)充有磁流變流體；在多片盤式葉片的公共軸線(200)方向上的一側(cè)設(shè)置帶鐵芯(140)的電磁螺線管(130)、扼鐵I(100、120)；在多片盤式葉片的公共軸線(200)方向上的另一側(cè)設(shè)置扼鐵II(10)；在扼鐵I(100、120)上設(shè)置隔磁環(huán)(110)，在多片盤式葉片上與隔磁環(huán)(110)相對(duì)應(yīng)的圓周上沿周向分別開有若干個(gè)聚磁孔(40、60)，首先使電磁螺線管的主磁通(70)一次垂直穿過(guò)多片盤式葉片和各工作空間(50)中的磁流變流體，其次使電磁螺線管的主磁通(80)二次垂直穿過(guò)多片盤式葉片和各工作空間(50)中的磁流變流體，形成主磁通回路(180)；給電磁螺線管(130)施加電能，改變主動(dòng)葉片與從動(dòng)葉片間工作空間(50)內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度，使其內(nèi)的磁流變流體流變特性發(fā)生顯著變化，在主動(dòng)葉片與從動(dòng)葉片的工作面沒(méi)有直接接觸的條件下，在主動(dòng)葉片與從動(dòng)葉片間傳遞阻尼力矩，實(shí)現(xiàn)減振和對(duì)于非接觸式動(dòng)力傳遞連續(xù)控制的功能。
全文摘要
本發(fā)明涉及用磁流變流體實(shí)現(xiàn)減振及非接觸式動(dòng)力傳遞的方法，采用開有若干個(gè)聚磁孔的多片盤式葉片，用隔磁浮動(dòng)支承環(huán)使主動(dòng)葉片與從動(dòng)葉片的工作面分離后形成工作間隙；在工作空間內(nèi)充有磁流變流體；設(shè)置電磁螺線管、帶有隔磁環(huán)的扼鐵I和扼鐵II；使電磁螺線管的主磁通分兩次垂直穿過(guò)多片盤式葉片和各工作空間中的磁流變流體形成閉合回路，改變主動(dòng)葉片與從動(dòng)葉片間工作空間內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度，在主動(dòng)葉片與從動(dòng)葉片的工作面沒(méi)有直接接觸的條件下減振和對(duì)于非接觸式動(dòng)力傳遞連續(xù)控制的功能。
文檔編號(hào)F16D35/00GK1757950SQ20041006093
公開日2006年4月12日 申請(qǐng)日期2004年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月8日
發(fā)明者呂崇耀 申請(qǐng)人:呂崇耀