七級可調(diào)的旋轉(zhuǎn)式電流變液制動器的制造方法
【專利摘要】七級可調(diào)的旋轉(zhuǎn)式電流變液制動器主要包括正負極導線、軸承蓋、軸承、端蓋、導電橡膠，半圓鍵，轉(zhuǎn)軸，絕緣殼體，正負極，回流控制通路，小轉(zhuǎn)盤，中轉(zhuǎn)盤，大轉(zhuǎn)盤，電流變液，平鍵。小轉(zhuǎn)盤、中轉(zhuǎn)盤、大轉(zhuǎn)盤的安裝形式由所受制動力決定，當制動力大、受力不明、轉(zhuǎn)動速度快，采用雙轉(zhuǎn)盤、三轉(zhuǎn)盤形式；當制動力小，采用單一轉(zhuǎn)盤形式?；亓骺刂仆诽娲?jié)流控制閥，無外加電場，電流變液受力經(jīng)回流控制通路在絕緣殼體上下部間流動，為液壓制動器；外加電場、高剪切率時，回流控制通路的電流變液表觀粘度變化，使其截面積變小甚至完全封閉，電流變液通過提供剪切力和擠壓力，實現(xiàn)對工程系統(tǒng)的有效制動。
【專利說明】七級可調(diào)的旋轉(zhuǎn)式電流變液制動器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)式制動器，特別是一種通過三個轉(zhuǎn)盤實現(xiàn)七級可調(diào)、在絕緣殼體開有回流控制通路替代節(jié)流控制閥的旋轉(zhuǎn)式電流變液制動器，屬于振動工程【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]電流變液是由微米量級可極化的固體微粒分散在低粘度非極性的絕緣溶劑中形成的懸浮液，可包括淀粉、硅粉、鋁粉、二氧化鈦、沸石、無機非金屬材料、有機半導體材料、高分子半導體材料、穩(wěn)定劑或表面活性劑等。不施加電場時，電流變液與普通牛頓流體性質(zhì)相似；而一旦外加電場，電流變液的流體性質(zhì)會瞬間發(fā)生急劇變化，流變特性隨著外加電場強度的變化而變化，表觀粘度呈數(shù)量級的增加，表現(xiàn)出固體的性質(zhì)；而一旦電場消失，電流變液又會回復原狀。電流變液具有可控的流動特性、粘度特性、固化效應、快速響應、可逆性等特點，從而在汽車、機械、建筑等領(lǐng)域得到了應用，成為當前智能材料研究的一個重要分支。
[0003]制動器可以使運行的機械、機構(gòu)減速、停止或保持停止狀態(tài)，也可調(diào)節(jié)或限制機械、機構(gòu)的運行速度，是保障機械安全運行的重要裝置。電流變液制動器是電流變技術(shù)的一個應用方向，涉及理論分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計、性能評價與試驗測試等諸多方面，研究的重點是選擇合適的電流變液、設(shè)計合理的制動器結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)電流變液快速、連續(xù)、可逆變化。與傳統(tǒng)的液壓、氣動、電磁制動器相比，電流變液制動器結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕；電流變液制動器可實現(xiàn)自動控制，制動力無極可調(diào)，磨損少，壽命長；電流變液制動器響應速度快，動態(tài)范圍較廣，頻率響應高，能耗低。
[0004]電流變技術(shù)工程應用專利的申請主要集中在美國、日本、德國、法國、加拿大等國家；我國的電流變應用技術(shù)研究始于八十年代中后期，在中科院、清華大學、西北工業(yè)大學、上海交通大學、西安交通大學的參與下，經(jīng)過近三十年的發(fā)展和積累，奠定了一定的基礎(chǔ)。目前，國內(nèi)外對電流變液制動器的研究尚不多。已有技術(shù)中，為克服電流變液屈服剪切應力偏低、高剪切率下流變效率偏低的問題，往往導致制動器體積大，結(jié)構(gòu)復雜，結(jié)構(gòu)不可變等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服已有技術(shù)的不足和缺陷，本發(fā)明提出了一種通過三個轉(zhuǎn)盤實現(xiàn)七級可調(diào)、在絕緣殼體開有回流控制通路替代節(jié)流控制閥的旋轉(zhuǎn)式電流變液制動器。
[0006]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是:一種七級可調(diào)的旋轉(zhuǎn)式電流變液制動器，包括負極導線、轉(zhuǎn)軸、負極端蓋、負極、絕緣殼體、正極端蓋、正極和正極導線；所述負極端蓋、負極、正極、正極端蓋均為圓柱體結(jié)構(gòu)且開有供轉(zhuǎn)軸穿過的中心孔；所述負極端蓋、正極端蓋分別開有供負極導線、正極導線引出的小孔；所述絕緣殼體為空心圓柱體結(jié)構(gòu)，一側(cè)連接所述負極和負極端蓋，另一側(cè)連接所述正極和正極端蓋，并形成封閉結(jié)構(gòu)，所述絕緣殼體設(shè)有回流控制通路，所述回流控制通路為半圓狀通道結(jié)構(gòu)，并與所述絕緣殼體的上部和下部連通；所述轉(zhuǎn)軸依次穿過所述負極端蓋、負極、正極、正極端蓋，此外，在所述絕緣殼體內(nèi)的所述轉(zhuǎn)軸上設(shè)有小轉(zhuǎn)盤、中轉(zhuǎn)盤、大轉(zhuǎn)盤中的任意一個或任意兩個或三個，依次實現(xiàn)小轉(zhuǎn)盤、中轉(zhuǎn)盤、大轉(zhuǎn)盤、小轉(zhuǎn)盤和中轉(zhuǎn)盤、小轉(zhuǎn)盤和大轉(zhuǎn)盤、中轉(zhuǎn)盤和大轉(zhuǎn)盤、小轉(zhuǎn)盤和中轉(zhuǎn)盤和大轉(zhuǎn)盤的七級可調(diào)，所述絕緣殼體內(nèi)還封閉有電流變液，所述電流變液也與回流控制通路連通。
[0007]進一步，所述負極端蓋外側(cè)設(shè)有穿過轉(zhuǎn)軸的負極軸承和負極軸承蓋，所述正極端蓋外側(cè)設(shè)有穿過轉(zhuǎn)軸的正極軸承和正極軸承蓋，所述小轉(zhuǎn)盤、中轉(zhuǎn)盤、大轉(zhuǎn)盤均為十字型轉(zhuǎn)盤。還包括呈圓柱狀的負極導電橡膠和正極導電橡膠，所述負極導電橡膠設(shè)置在負極端蓋與負極之間、所述正極導電橡膠設(shè)置在正極端蓋與正極之間，且所述負極導電橡膠、正極導電橡膠上均開有供轉(zhuǎn)軸穿過的中心孔。
[0008]進一步，所述負極與正極由導電材料制成，所述負極端蓋、正極端蓋由絕緣材料制成。所述轉(zhuǎn)軸通過平鍵與小轉(zhuǎn)盤、中轉(zhuǎn)盤、大轉(zhuǎn)盤中的任意一個或任意兩個或三個相連，所述轉(zhuǎn)軸通過設(shè)置在端部的半圓鍵與待制動的機構(gòu)相連。
[0009]進一步，根據(jù)制動力的大小決定小轉(zhuǎn)盤、中轉(zhuǎn)盤、大轉(zhuǎn)盤的安裝形式，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)式電流變液制動器的七級可調(diào)。當實際中所需要的制動力較大或可能的受力情形不明，可考慮采用雙轉(zhuǎn)盤、三轉(zhuǎn)盤的安裝形式，即同時安裝小轉(zhuǎn)盤與中轉(zhuǎn)盤、或中轉(zhuǎn)盤與大轉(zhuǎn)盤、或大轉(zhuǎn)盤與小轉(zhuǎn)盤、或小轉(zhuǎn)盤、中轉(zhuǎn)盤與大轉(zhuǎn)盤；而當實際中所需的制動力較小時，可考慮采用單一轉(zhuǎn)盤形式，即只安裝小轉(zhuǎn)盤、或中轉(zhuǎn)盤、或大轉(zhuǎn)盤。
[0010]進一步，根據(jù)待制動的結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動速度的大小決定小轉(zhuǎn)盤、中轉(zhuǎn)盤、大轉(zhuǎn)盤的安裝形式，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)式電流變液制動器的七級可調(diào)。當待制動的結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動速度較慢時，可考慮采用單轉(zhuǎn)盤的安裝形式；當待制動的結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動速度較快時，為提高高剪切率下的電流變效應,可考慮采用雙轉(zhuǎn)盤、三轉(zhuǎn)盤的安裝形式。
[0011]本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下有益效果:
回流控制通路主要有四方面作用，一、回流控制通路替代了節(jié)流控制閥等，使所設(shè)計的制動器結(jié)構(gòu)簡單、體積小。二、無外加電場時，轉(zhuǎn)盤在絕緣殼體內(nèi)轉(zhuǎn)動時，擠壓電流變液經(jīng)回流控制通路實現(xiàn)在上部、下部間的相互流動，從而實現(xiàn)傳統(tǒng)液壓制動器的功能。三、在外加電場時，電流變液發(fā)生流變；回流控制通路的電流變液表觀粘度變化，形成鏈狀物或固狀物，回流控制通路的截面積變小甚至完全封閉，實現(xiàn)節(jié)流控制閥的作用，使電流變液提供較大的剪切力、擠壓力與摩擦力，從而有效控制工程系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動。四、在外加電場、高剪切率的情形下，絕緣殼體內(nèi)電流變液的流變效應變?nèi)酰瑹o法提供有效的剪切力，只能靠電流變液的擠壓力提供制動力；而在回流控制通路的電流變液不受高剪切率的影響，迅速發(fā)生電流變效應，使通路截面積變小直至完全封閉；回流控制通路的改變進而導致電流變液無法有效地實現(xiàn)上部、下部間的相互流動，從而增大了電流變液所提供的擠壓阻力；而大的阻力可進一步降低剪切率，隨著剪切率的降低，電流變液的流變效應有所增強，其表觀粘度增加，所能提供的剪切力與擠壓力增大；如此可以達到在高剪切率情形下有效控制工程系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動的目的。
[0012]本發(fā)明改善了制動器的結(jié)構(gòu)靈活性，在低屈服剪切應力、高剪切率情形下，提高了電流變效應，增大了制動器所能提供的制動力，具有較高的經(jīng)濟效益和社會效益?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0013]附圖1是七級可調(diào)的旋轉(zhuǎn)式電流變液制動器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]附圖2是A-A剖面圖。
[0015]圖1中，1為負極導線,2為負極軸承蓋,3為半圓鍵,4為轉(zhuǎn)軸,5為負極軸承,6為小轉(zhuǎn)盤，7為中轉(zhuǎn)盤,8為負極端蓋,9為負極導電橡膠,10為負極，11為回流控制通路，12為大轉(zhuǎn)盤，13為絕緣殼體，14為正極端蓋，15為正極，16為正極絕緣橡膠，17為正極軸承蓋，18為正極軸承，19為正極導線，20為電流變液，21為平鍵。
[0016]圖2中，清晰畫出了回流控制通路11的結(jié)構(gòu)形式，清晰畫出了中轉(zhuǎn)盤7的結(jié)構(gòu)形式。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施做進一步的描述。
[0018]如圖1所示，本發(fā)明的七級可調(diào)的旋轉(zhuǎn)式電流變液制動器主要包括:負極導線1，負極軸承蓋2,半圓鍵3,轉(zhuǎn)軸4,負極軸承5,小轉(zhuǎn)盤6,中轉(zhuǎn)盤7,負極端蓋8,負極導電橡膠9，負極10，回流控制通路11，大轉(zhuǎn)盤12，絕緣殼體13，正極端蓋14，正極15，正極絕緣橡膠16，正極軸承蓋17，正極軸承18，正極導線19，電流變液20，平鍵21。負極10與正極15均是由導電材料制成的圓柱體。絕緣殼體13為空心圓柱體結(jié)構(gòu)，其上開有供電流變液20流通的回流控制通路11，回流控制通路11與絕緣殼體13的上部和下部連通，其結(jié)構(gòu)形式如附圖2所示。小轉(zhuǎn)盤6、中轉(zhuǎn)盤7、大轉(zhuǎn)盤12均開有安裝在轉(zhuǎn)軸4上的中心孔，小轉(zhuǎn)盤6、中轉(zhuǎn)盤7、大轉(zhuǎn)盤13均為十字型轉(zhuǎn)盤，其結(jié)構(gòu)形式如附圖2所示。負極端蓋8、正極端蓋14均由絕緣材料制成，并開有供負極導線1、正極導線19引出的小孔。負極軸承蓋2、負極端蓋8、負極導電橡膠9、負極10、正極端蓋14、正極15、正極導電橡膠16、正極軸承蓋17均開有供轉(zhuǎn)軸4轉(zhuǎn)動的圓孔。轉(zhuǎn)軸4通過平鍵21與小轉(zhuǎn)盤6、中轉(zhuǎn)盤7、大轉(zhuǎn)盤12連接后，穿過絕緣殼體13 ;負極導線1與負極導電橡膠9固接后，穿過負極端蓋8 ;負極10、負極導電橡膠9、負極端蓋8依次穿過轉(zhuǎn)軸4后，由負極端蓋8與絕緣殼體13通過螺栓固定連接好。將電流變液20注入絕緣殼體13。正極導線19與正極導電橡膠16固接后，穿過正極端蓋14 ;正極15、正極導電橡膠16、正極端蓋14依次穿過轉(zhuǎn)軸4后，由正極端蓋14與絕緣殼體13通過螺栓固定連接好。負極軸承5、負極軸承蓋2依次穿過轉(zhuǎn)軸4左端后，由負極軸承蓋2與負極端蓋8通過螺栓固定連接；正極軸承18、正極軸承蓋17依次穿過轉(zhuǎn)軸4右端后，由正極軸承蓋17與正極端蓋14通過螺栓固定連接。
[0019]應用時，絕緣殼體13與工程系統(tǒng)的基體相連接，轉(zhuǎn)軸4通過半圓鍵3與工程系統(tǒng)中待制動的機構(gòu)相連接；根據(jù)制動器所承受的制動力的大小決定小轉(zhuǎn)盤6、中轉(zhuǎn)盤7、大轉(zhuǎn)盤12、平鍵21的安裝形式。當實際中所需要的制動力較大或可能的受力情形不明，可考慮采用雙轉(zhuǎn)盤、三轉(zhuǎn)盤的安裝形式，即同時安裝小轉(zhuǎn)盤6與中轉(zhuǎn)盤7、或中轉(zhuǎn)盤7與大轉(zhuǎn)盤12、或大轉(zhuǎn)盤12與小轉(zhuǎn)盤6、或小轉(zhuǎn)盤6、中轉(zhuǎn)盤7與大轉(zhuǎn)盤12 ;而當實際中所需的制動力較小時，可考慮采用單一轉(zhuǎn)盤形式，即只安裝小轉(zhuǎn)盤6、或中轉(zhuǎn)盤7、或大轉(zhuǎn)盤12。當待制動的結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動速度較慢時，可考慮采用單轉(zhuǎn)盤的安裝形式；當控動的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動速度較快時，為提高高剪切率下的電流變效應，可考慮采用雙轉(zhuǎn)盤、三轉(zhuǎn)盤的安裝形式。[0020]當負極導線1、正極導線19間無外加電場時，負極10、正極15間無電壓產(chǎn)生，此時該制動器受到待制動結(jié)構(gòu)的作用力，轉(zhuǎn)軸4帶動小轉(zhuǎn)盤6、中轉(zhuǎn)盤7、大轉(zhuǎn)盤12在絕緣殼體13中運動，電流變液20通過回流控制通路11實現(xiàn)在絕緣殼體13上部和下部間的相互流動，該發(fā)明發(fā)揮了液壓制動器的作用。當外加電場在負極導線1、正極導線19間時，負極
10、正極15間產(chǎn)生電壓，電壓集中地作用于磁流變液20，在電壓作用下，電流變液20迅速類固化，使電流變液20的流動性減弱，形成鏈狀物或固狀物，回流控制通路11的截面積變小甚至完全封閉，電流變液20的抗剪和抗壓能力提高，即小轉(zhuǎn)盤6、中轉(zhuǎn)盤7、大轉(zhuǎn)盤12運動受到的阻力增加，根據(jù)工程實際控制電壓，使電流變液20的表觀粘度滿足相應的制動力要求，從而達到控制工程結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動速度的目的。在外加電場并且待制動結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動速率較快時，在高剪切率的情形下絕緣殼體13的電流變液20的流變效應變?nèi)?，只能靠電流變?0的擠壓力提供制動力；而在回流控制通路11的電流變液20不受高剪切率的影響，迅速發(fā)生電流變效應，使通路截面積變小直至完全封閉；回流控制通路11的改變進而導致電流變液20無法有效地實現(xiàn)絕緣殼體13上部和下部間的相互流動，從而增大了電流變液20所提供的擠壓力；而大的擠壓力可進一步降低剪切率，隨著剪切率的降低，電流變液20的流變效應有所增強，其表觀粘度增加，所能提供的剪切力、擠壓力、摩擦力增大；如此可以達到在高剪切率情形下有效控制工程系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動速度的目的。
[0021]上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種七級可調(diào)的旋轉(zhuǎn)式電流變液制動器，包括負極導線(1)、轉(zhuǎn)軸(4)、負極端蓋(8)、負極(10)、絕緣殼體(13)、正極端蓋(14)、正極(15)和正極導線(19);所述負極端蓋(8)、負極(10)、正極(15)、正極端蓋(14)均為圓柱體結(jié)構(gòu)且開有供轉(zhuǎn)軸(4)穿過的中心孔；所述負極端蓋(8)、正極端蓋(14)分別開有供負極導線(1)、正極導線(19)引出的小孔；所述絕緣殼體(13)為空心圓柱體結(jié)構(gòu)，一側(cè)連接所述負極(10)和負極端蓋(8)，另一側(cè)連接所述正極(15)和正極端蓋(14)，并形成封閉結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述絕緣殼體(13)設(shè)有回流控制通路(11)，所述回流控制通路(11)為半圓狀通道結(jié)構(gòu)，并與所述絕緣殼體(13)的上部和下部連通；所述轉(zhuǎn)軸(4)依次穿過所述負極端蓋(8)、負極(10)、正極(15)、正極端蓋(14)，此外，在所述絕緣殼體(13)內(nèi)的所述轉(zhuǎn)軸(4)上設(shè)有小轉(zhuǎn)盤(6)、中轉(zhuǎn)盤(7)、大轉(zhuǎn)盤(12)中的任意一個或任意兩個或三個，依次實現(xiàn)小轉(zhuǎn)盤(6)、中轉(zhuǎn)盤(7)、大轉(zhuǎn)盤(12)、小轉(zhuǎn)盤(6)和中轉(zhuǎn)盤(7)、小轉(zhuǎn)盤(6)和大轉(zhuǎn)盤(12)、中轉(zhuǎn)盤(7)和大轉(zhuǎn)盤(12)、小轉(zhuǎn)盤(6)和中轉(zhuǎn)盤(7)和大轉(zhuǎn)盤(12)的七級可調(diào)，所述絕緣殼體(13)內(nèi)還封閉有電流變液(20)，所述電流變液(20)也與回流控制通路(11)連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的七級可調(diào)的旋轉(zhuǎn)式電流變液制動器，其特征在于:所述負極端蓋(8)外側(cè)設(shè)有穿過轉(zhuǎn)軸(4)的負極軸承(5)和負極軸承蓋(2)，所述正極端蓋(14)外側(cè)設(shè)有穿過轉(zhuǎn)軸(4)的正極軸承(18)和正極軸承蓋(17)，所述小轉(zhuǎn)盤(6)、中轉(zhuǎn)盤(7)、大轉(zhuǎn)盤(12)均為十字型轉(zhuǎn)盤。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的七級可調(diào)的旋轉(zhuǎn)式電流變液制動器，其特征在于:還包括呈圓柱狀的負極導電橡膠(9)和正極導電橡膠(16)，所述負極導電橡膠(9)設(shè)置在負極端蓋⑶與負極(10)之間、所述正極導電橡膠(16)設(shè)置在正極端蓋(14)與正極(15)之間，且所述負極導電橡膠(9)、正極導電橡膠(16)上均開有供轉(zhuǎn)軸(4)穿過的中心孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的七級可調(diào)的旋轉(zhuǎn)式電流變液制動器，其特征在于:所述負極`(10)與正極(15)由導電材料制成，所述負極端蓋(8)、正極端蓋(14)由絕緣材料制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的七級可調(diào)的旋轉(zhuǎn)式電流變液制動器，其特征在于:所述轉(zhuǎn)軸(4)通過平鍵(21)與小轉(zhuǎn)盤(6)、中轉(zhuǎn)盤(7)、大轉(zhuǎn)盤(12)中的任意一個或任意兩個或三個相連，所述轉(zhuǎn)軸(4)通過設(shè)置在端部的半圓鍵(3)與待制動的機構(gòu)相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的七級可調(diào)的旋轉(zhuǎn)式電流變液制動器，其特征在于:根據(jù)制動力的大小決定小轉(zhuǎn)盤(6)、中轉(zhuǎn)盤(7)、大轉(zhuǎn)盤(12)的安裝形式，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)式電流變液制動器的七級可調(diào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的七級可調(diào)的旋轉(zhuǎn)式電流變液制動器，其特征在于:根據(jù)待制動的機構(gòu)的轉(zhuǎn)動速度的大小決定小轉(zhuǎn)盤(6)、中轉(zhuǎn)盤(7)、大轉(zhuǎn)盤(12)的安裝形式，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)式電流變液制動器的七級可調(diào)。
【文檔編號】F16D65/14GK103697090SQ201410003851
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2014年1月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月3日
【發(fā)明者】鄒劍, 胡彩旗, 劉玉高 申請人:青島農(nóng)業(yè)大學