CN104792446B - 一种磁流变液测功装置 - Google Patents

Abstract

一种磁流变液测功装置，水平横向布置的输入轴上同轴固定转盘，转盘外部配置壳体，壳体通过轴承安装在输入轴上，输入轴一端伸出壳体外，伸出端上配置转矩传感器，沿转盘周向在壳体内配置一圈线圈，线圈两端端面分别配置一圈磁轭，两磁轭之间配置一圈隔磁环，转盘位于隔磁环内孔中，壳体底部带有支撑底座，壳体外部安装循环水冷却水套，循环水冷却水套中配置温度传感器，线圈，转矩传感器，待测动力轴和温度传感器分别信号连接电控显示单元。本装置反应灵敏，改变对线圈供电即能改变转盘的负载，便于与电控显示单元的衔接，利于通过电脑精确控制试验进行；停机后磁流变液失去磁力，会迅速变成液体状，对轮盘的负载小，因此可以提高装置的使用寿命。

Description

一种磁流变液测功装置

技术领域

本发明涉及测功机，尤其涉及一种磁流变液测功装置。

背景技术

测功机也称测功器，主要用于测试电机、发动机等的输出功率，也可用于测试齿轮箱、减速机、变速箱等加载设备的传递功率。主要分为水力测功机、电涡流测功机、电力测功机。其中最常见的是电力测功机，电力测功机利用电机测量各种动力机械轴上输出的转矩，并结合转速以确定功率。因为被测量的动力机械可能有不同转速，所以用作电力测功机的电机必须是可以平滑调速的电机。目前用得较多的是直流测功机、交流测功机和涡流测功机。

现有的各种测功机在测试时，通常存在一定程度的反应滞后，反应灵敏度不够，无法进行精确的测量；同时，传统的测功机不便于与电控显示单元的衔接，不利于通过电脑精确控制；此外，测试时频繁的改变输入转矩也对测功机的损耗比较大，影响了测功机的使用寿命；并且，传统的测功机能够测试的功率较小，能够测试大功率的测功机体积又比较大。因此，传统的测功机在性能、可靠性、可维护性等方面还存在着一些不足之处。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种磁流变液测功装置，该装置能够较好的弥补现有测功机反应不够灵敏，易于损耗的缺陷，同时能够很好的与电控显示单元衔接，便于利用电脑精确控制。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种磁流变液测功装置，其特征在于：

水平横向布置的输入轴上同轴固定转盘，转盘外部配置壳体，壳体通过轴承安装在输入轴上，输入轴一端伸出壳体外，伸出端上配置转矩传感器，伸出端与待测动力轴相连，

沿转盘周向在壳体内配置一圈线圈，线圈的输入/输出端伸出开设在壳体上的穿线通孔与外接电源连通，，线圈两端端面分别配置一圈磁轭，

线圈内孔中配置一圈隔磁环、将两磁轭分隔开，

线圈、磁轭和隔磁环同轴配置并锁紧成一圈环形的组合体，紧贴壳体内壁固定安装，

隔磁环内孔中的壳体内腔为磁流变液腔，沿线圈轴向，磁流变液腔宽度小于线圈宽度，磁流变液腔顶部带有磁流变液进口，底部带有磁流变液出口，腔中灌注磁流变液，转盘浸没在腔中的磁流变液内，

壳体底部带有支撑底座，壳体外部安装循环水冷却水套，循环水冷却水套上部带有进水口，下部带有出水口，循环水冷却水套中配置温度传感器，

线圈，转矩传感器，待测动力轴和温度传感器分别信号连接电控显示单元。

工作时，外接电源对线圈供电，线圈周围产生磁场，使磁流变液中的磁性颗粒产生磁场力，从而增加磁流变液的粘度和屈服应力，增加转盘的转动阻力。电流不变时也就对应了测功机的负载不变，可以调节待测动力轴转速测得待测动力轴转速与转矩的相关数据，从而得出定载时转速与转矩的曲线图；待测动力轴转速不变时，可以通过调节外部电流来改变测功机的负载，便可测得转矩与负载的相关数据，从而得出定转速时转矩与负载的曲线图。

该装置在工作中会产生热量，本装置通过水管向循环水冷却水套的进水孔灌水，出水孔出水，通过循环冷却水来冷却测功机设备。磁流变液的温度可以通过温度传感器测出，通过调节循环冷却水的流量来控装置保持在适宜的温度范围内。

隔磁环的主要作用是让磁路产生分路，防止磁回路短路，可以有效地避免延迟现象的出现。

沿线圈轴向，磁流变液腔宽度小于线圈宽度，这是因为，如果线圈的宽度小于磁流变液腔宽度，线圈通电时会产生垂直于线圈轴向的磁感线，这样会减小磁流变液于转盘之间的剪切应力。

进一步的，为便于加工及装配，壳体可采用以下结构：壳体包括立式同轴配置的两个盘形壳体和位于两盘形壳体之间、环绕线圈配置的一圈环形壳体，由两盘形壳体朝向环形壳体配置多个轴向锁紧螺栓，将环形壳体和盘形壳体锁紧为一体，轴向锁紧螺栓间隔均匀的分布在以壳体轴心为中心的同一圆周上。

再进一步，为便于拆装，同时兼顾密封性，盘形壳体与其它部件可以采用以下装配结构：所述两盘形壳体的盘底相对，盘底外缘为两层台阶面，环形壳体位于外层台阶上，线圈、磁轭和隔磁环的组合体位于内层台阶上，并分别紧贴台阶面，两盘形壳体的盘心处沿轴向向外突起凸台，凸台上开设轴向通孔，两轴承分别安装在两盘形壳体的轴向通孔内，两轴承外侧的轴向通孔开口上分别覆盖密封的有孔端盖和无孔端盖，输入轴一端从有孔端盖伸出。

再进一步，为便于安装并保证结构紧凑，磁轭、线圈和隔磁环可采用以下装配结构：所述磁轭外缘呈带有两个台阶面的法兰盘形，两磁轭的台阶面相对，线圈紧箍在磁轭的外层台阶上，并与台阶平齐；隔磁环内孔为两端粗、中间细的台阶孔，隔磁环内孔两端位于磁轭的内层台阶上，并与台阶平齐，磁轭与隔磁环通过径向锁紧螺栓与隔磁环锁紧为一体；线圈、磁轭和隔磁环的组合体为横截面呈方形的环形体。

再进一步，输入轴和待测动力轴可以采用以下安装结构，便于拆装，利于更换不同的动力轴进行测试：所述输入轴通过一对法兰盘连接待测动力轴，输入轴和待测动力轴分别通过平键安装在一个法兰盘，转矩传感器配置在两法兰盘之间，三者通过径向螺栓锁紧为一体。

再进一步，线圈为漆包线圈。

本发明的有益效果在于：

1、反应灵敏，测量精度高，通过改变对线圈供电即能改变转盘的负载，测量范围广，同时便于与电控显示单元的衔接，利于通过电脑精确控制试验进行；

2、停机后磁流变液失去磁力，会迅速变成液体状，对轮盘的负载小，因此可以提高装置的使用寿命。

3、设备结构简单，体积小，操作简单，维护方便。

附图说明

图1为本测功装置与待测动力轴的一种连接结构示意图

图2为本测功装置的正视剖视示意图

图3为图2的左视图

图4为壳体装配结构示意图

图5为线圈、磁轭和隔磁环的组合体结构示意图

图6、7分别为循环水冷却水套的正视剖示图和左视图

图8为隔磁环的正视局部放大图

图1～8中：1为转矩传感器，2为待测动力轴，3为左法兰盘，4为右法兰盘，5为有孔端盖，9为循环水冷却水套，901为进水口，902为出水口，10为盘形壳体，13为磁轭，15为隔磁环，17为环形壳体，18为线圈，19为轴向锁紧螺栓，24为输入轴，25为无孔端盖，26为轴承27为转盘，28为壳体，29为磁流变液腔，291为磁流变液进口，292为磁流变液出口，30为支撑底座，33为穿线通孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

水平横向布置的输入轴24上同轴固定转盘27，转盘27外部配置壳体2，壳体28通过轴承26安装在输入轴24上，输入轴24一端伸出壳体28外，伸出端上配置转矩传感器1，伸出端通过一对法兰盘3、4连接待测动力轴2，输入轴24和待测动力轴2分别通过平键安装在左、右法兰盘3、4上，转矩传感器1配置在两法兰盘3、4之间，三者通过径向螺栓锁紧为一体。

壳体28包括立式同轴配置的两个盘形壳体10和位于两盘形壳体10之间、环绕线圈18配置的一圈环形壳体17，由两盘形壳体10朝向环形壳体17配置多个轴向锁紧螺栓19，将环形壳体17和盘形壳体10锁紧为一体，轴向锁紧螺栓19间隔均匀的分布在以壳体28轴心为中心的同一圆周上。

两盘形壳体10的盘底相对，盘底外缘为两层台阶面，环形壳体17位于外层台阶上并紧贴台阶面，两盘形壳体10的盘心处沿轴向向外突起凸台，凸台上开设轴向通孔，两轴承26分别安装在两盘形壳体10的轴向通孔内，两轴承26外侧的轴向通孔开口上分别覆盖密封的有孔端盖5和无孔端盖25，输入轴24一端从有孔端盖5伸出。

沿转盘27周向在壳体28内配置一圈线圈18，线圈18的输入/输出端伸出开设在壳体28上的穿线通孔33与外接电源连通，线圈18两端端面分别配置一圈磁轭13，磁轭13外缘呈带有两个台阶面的法兰盘形，两磁轭13的台阶面相对，线圈18紧箍在磁轭13的外层台阶上，并与台阶平齐。

线圈18内孔中配置一圈隔磁环15、将两磁轭13分隔开，隔磁环15内孔为两端粗、中间细的台阶孔，隔磁环15内孔两端位于磁轭13的内层台阶上，并与台阶平齐，磁轭13与隔磁环15通过径向锁紧螺栓与隔磁环15锁紧为一体。

线圈18、磁轭13和隔磁环15同轴配置并锁紧成一圈环形的组合体，组合体的横截面呈方形，线圈18、磁轭13和隔磁环15的组合体位于两环形壳体17盘底之间的内层台阶上，紧贴壳体28内壁固定安装。

隔磁环15内孔中的壳体28内腔为磁流变液腔29，沿线圈18轴向，磁流变液腔29宽度小于线圈18宽度，磁流变液腔29顶部带有磁流变液进口291，底部带有磁流变液出口292，腔中灌注磁流变液，转盘27浸没在腔中的磁流变液内。

壳体28底部带有支撑底座30，壳体28外部安装循环水冷却水套9，循环水冷却水套9上部带有进水口901，下部带有出水口902，循环水冷却水套9中配置温度传感器。

线圈18，转矩传感器1，待测动力轴2和温度传感器分别信号连接电控显示单元。

工作时，外接电源对线圈18供电，线圈18周围产生磁场，使磁流变液中的磁性颗粒产生磁场力，从而增加磁流变液的粘度和屈服应力，增加转盘27的转动阻力。电流不变时也就对应了测功机的负载不变，可以调节待测动力轴转速测得待测动力轴转速与转矩的相关数据，从而得出定载时转速与转矩的曲线图；待测动力轴转速不变时，可以通过调节外部电流来改变测功机的负载，便可测得转矩与负载的相关数据，从而得出定转速时转矩与负载的曲线图。

Claims (4)

1.一种磁流变液测功装置，其特征在于：

水平横向布置的输入轴(24)上同轴固定转盘(27)，转盘(27)外部配置壳体(2)，壳体(28)通过轴承(26)安装在输入轴(24)上，输入轴(24)一端伸出壳体(28)外，伸出端上配置转矩传感器(1)，伸出端与待测动力轴(2)相连，

沿转盘(27)周向在壳体(28)内配置一圈线圈(18)，线圈(18)的输入/输出端伸出开设在壳体(28)上的穿线通孔(33)与外接电源连通，线圈(18)两端端面分别配置一圈磁轭(13)，

线圈(18)内孔中配置一圈隔磁环(15)、将两磁轭(13)分隔开，

线圈(18)、磁轭(13)和隔磁环(15)同轴配置并锁紧成一圈环形的组合体，紧贴壳体(28)内壁固定安装，

隔磁环(15)内孔中的壳体(28)内腔为磁流变液腔(29)，沿线圈(18)轴向，磁流变液腔(29)宽度小于线圈(18)宽度，磁流变液腔(29)顶部带有磁流变液进口(291)，底部带有磁流变液出口(292)，腔中灌注磁流变液，转盘(27)浸没在腔中的磁流变液内，

壳体(28)底部带有支撑底座(30)，壳体(28)外部安装循环水冷却水套(9)，循环水冷却水套(9)上部带有进水口(901)，下部带有出水口(902)，循环水冷却水套(9)中配置温度传感器，

线圈(18)，转矩传感器(1)，待测动力轴(2)和温度传感器分别信号连接电控显示单元；

所述线圈(18)为漆包线圈；

所述壳体(28)包括立式同轴配置的两个盘形壳体(10)和位于两盘形壳体(10)之间、环绕线圈(18)配置的一圈环形壳体(17)，

由两盘形壳体(10)朝向环形壳体(17)配置多个轴向锁紧螺栓(19)，将环形壳体(17)和盘形壳体(10)锁紧为一体，轴向锁紧螺栓(19)间隔均匀的分布在以壳体(28)轴心为中心的同一圆周上。

2.根据权利要求1所述的磁流变液测功装置，其特征在于：

所述两盘形壳体(10)的盘底相对，盘底外缘为两层台阶面，环形壳体(17)位于外层台阶上，线圈(18)、磁轭(13)和隔磁环(15)的组合体位于内层台阶上，并分别紧贴台阶面，

两盘形壳体(10)的盘心处沿轴向向外突起凸台，凸台上开设轴向通孔，两轴承(26)分别安装在两盘形壳体(10)的轴向通孔内，

两轴承(26)外侧的轴向通孔开口上分别覆盖密封的有孔端盖(5)和无孔端盖(25)，输入轴(24)一端从有孔端盖(5)伸出。

3.根据权利要求1所述的磁流变液测功装置，其特征在于：

所述磁轭(13)外缘呈带有两个台阶面的法兰盘形，两磁轭(13)的台阶面相对，线圈(18)紧箍在磁轭(13)的外层台阶上，并与台阶平齐；

隔磁环(15)内孔为两端粗、中间细的台阶孔，隔磁环(15)内孔两端位于磁轭(13)的内层台阶上，并与台阶平齐，磁轭(13)与隔磁环(15)通过径向锁紧螺栓与隔磁环(15)锁紧为一体；

线圈(18)、磁轭(13)和隔磁环(15)的组合体为横截面呈方形的环形体。

4.根据权利要求1所述的磁流变液测功装置，其特征在于：

所述输入轴(24)通过一对法兰盘连接待测动力轴(2)，

输入轴(24)和待测动力轴(2)分别通过平键安装在一个法兰盘，

转矩传感器(1)配置在两法兰盘之间，三者通过径向螺栓锁紧为一体。