CN106499747A - 紧凑式摆线轮磁流变联轴器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种紧凑式摆线轮磁流变联轴器，由外旋转部件与内旋转部件组成。外套筒由导磁体与两侧沿轴向对称分布的隔磁环固接组成，其环形凹槽上绕有多匝电磁线圈，电磁线圈的出线与接线端子从输入端联轴器的轴向侧面引出与套在输入端的供电滑环连接，外套筒外径套有散热片，其两端与联轴器输入端与透盖通过隔磁螺钉连接，透盖轴向外径对称分布安装有注油螺塞，输入端联轴器的周向安装有对称分布的泄压阀。外摆线轮套筒由摆线轮与内隔磁环固接组成为中空的桶状结构，其两端分别与旋转法兰与输出端联轴器通过隔磁不锈钢螺钉连接。内旋转部件、外旋转部件通过轴承连接。具有结构紧凑，制造成本低，维护保养方便并且能够传递大扭矩的优点。

Description

紧凑式摆线轮磁流变联轴器
技术领域
本发明专利属于机械传动与控制领域，具体涉及一种紧凑式摆线轮磁流变联轴器。
背景技术
传统联轴器分为刚性联轴器和挠性联轴器。前者结构简单，但对传动过程的平稳性要求较高；后者中的使用弹性元件的联轴器有一定的缓冲和减振功能，但在传递转矩的能力上根据弹性元件的性能有一定的限制。采用传统弹性元件作为动力传动和减振介质的联轴器在减振控制领域虽然有着广泛的应用，但其控制方式存在技术复杂、维护费用高等缺点，并不适用高速、重载的传动控制的场合。
目前，磁流变液的研究极大地推动了磁流变液联轴器(用于动力传动和控制的联轴器)的发展。提高力矩的措施主要有两类：(1)通过采用多盘式结构或改变盘形来提高力矩。目前很多研究通过增加磁流变液腔的体积，提高磁流变液的接触工作面积，实现传动力矩的增大。(2)通过挤压固化的磁流变液来增大传动力矩。根据磁流变液在受压时其剪切屈服应力可有效增大的特性，部分研究通过在磁流变液联轴器上增加径相或轴向加压装置，在传动时，提高磁流变液的剪切应力，进而提高传动力矩。但上述两类增大磁流变液传动力矩的方式有一定的不足。(1)通过增加传动盘的数量或改善结构虽有效地增大了传动力矩，但同时增加了磁流变液联轴器的复杂程度，加工难度加大；(2)通过挤压磁流变液可在一定程度上提高传动力矩，但挤压力的大小与传动力矩大小之间的对应关系复杂，增大了磁流变液联轴器的控制难度。
专利号CN.103363001.A公布了一种磁流变动力传动装置，通过应用新型的磁流变液材料，实现动力的传动。专利号：CN.103213035.A公布了一种磁流变液差动阻尼力矩控制装置，通过控制两个独立的磁流变液阻尼器，进而实现输出力矩的可控性。但这两项发明专利仍有不足：1)传动力矩过小，不能适用大功率、重载的场合。2)在工作空间的限制下不能方便安装和检修。
发明内容
本发明针对工程领域中普遍存在的工作环境恶劣，工作空间受限的状况，提供一种结构紧凑，制造成本低，维护保养方便并且能够传递大扭矩的紧凑式摆线轮磁流变联轴器。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：由外旋转部件与内旋转部件组成。外旋转部件包括：输入端联轴器、防松垫圈、外套筒、散热片、密封垫、透盖、尘封、密封盖、大隔磁环、泄压阀、圆柱销、电磁线圈。外套筒由导磁体与两侧沿轴向对称分布的隔磁环固接组成并通过机械加工成型，其环形凹槽上绕有多匝电磁线圈，输入端联轴器和透盖分别与外套筒两端通过隔磁不锈钢螺钉连接，圆柱销插入输入端联轴器与外套筒以增强扭矩传递能力，电磁线圈的出线与接线端子从输入端联轴器的轴向侧面引出与套在输入端的供电滑环连接为电磁线圈提供励磁电流，外套筒外径套有散热片，其两端与联轴器输入端与透盖通过螺钉连接，透盖轴向外径对称分布安装有注油螺塞，输入端联轴器的周向安装有对称分布的泄压阀。内旋转部件包括：输出端联轴器、小隔磁环、外摆线轮套筒、旋转法兰、轴承挡圈。外摆线轮套筒由摆线轮与内隔磁环固接组成并通过机械加工形成中空的桶状结构，其两端分别与旋转法兰与输出端联轴器通过隔磁不锈钢螺钉连接。内旋转部件、外旋转部件通过轴承连接实现相对转动。
按上述方案，所述外旋转部件与内旋转部件通过安装在两端的双列调心滚子轴承与无内圈双列滚针轴承连接，并且在外旋转部件内径与内旋转部件外径之间留有空隙以储存磁流变液；内旋转部件、外旋转部件两端分别通过O型密封圈密封防止轴向泄漏，输入端联轴器和透盖分别与外套筒两端通过密封垫密封防止泄漏，密封盖与透盖通过螺钉连接，内嵌有尘封，以防止灰尘进入。
按上述方案，所述的紧凑式摆线轮磁流变联轴器，其特征在于：所述的导磁体为三个环形的导磁体。
按上述方案，所述的摆线轮为两个，由导磁材料制成，并对称分布。
本发明与现有技术相比具有以下积极效果及优点：
1.通过安装在内旋转部件、外旋转部件的隔磁环引导磁路走向从而增大磁流变液的有效接触面积，同时使磁场分布更加均匀，使得轴向尺寸大大减小，整体结构更加紧凑。
2.内旋转部件采用摆线轮使得磁流变液的工作腔成为特殊的异型腔，此时磁流变液在磁场中会形成曲线磁链，并沿摆线表面的法线方向分布，使得磁流变液在挤压与剪切的混合模式下工作将会比纯剪切工作模式传递更大的扭矩。
3.由于磁流变联轴器在工作状态下产生大量热量，电磁线圈靠近散热片安装，利于热量的释放，降低磁流变液的膨胀压力以及磁流变液性质发生变化的可能性。
4.安装有泄压阀以及O型密封圈以减小磁流变液的泄漏，降低故障率，提高工作寿命。
5.零件安装与拆卸方便，利于检修。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的径向剖视图。
图3为本发明的左视图。
图4为本发明的右视图。
图中：1.输入端联轴器，2.防松垫圈，3.双列圆锥滚子轴承，4.第一O型密封圈，5.散热片，6.电磁线圈，7.第一密封垫，8.第二密封垫，9.透盖，10.尘封，11.密封盖，12.输出端联轴器，13.无内圈双列滚针轴承，14.注油螺塞，15.第二O型密封圈，16.大隔磁环，17.小隔磁环，18.外套筒，19.外摆线轮套筒，20.旋转法兰，21.第三密封垫，22。泄压阀，23.轴承挡圈。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明
如图1所示，本发明由外旋转部件与内旋转部件组成。外旋转部件包括输入端联轴器1、防松垫圈2、外套筒18、散热片5、密封垫8，21、透盖9、尘封10、密封盖11、大隔磁环16、泄压阀22、电磁线圈6。外套筒18由三个环形的导磁体与两侧沿轴向对称分布的隔磁环焊接组成并通过机械加工成型，其环形凹槽上绕有多匝可以产生磁场的电磁线圈6，输入端联轴器1和透盖9与外套筒18两端分别通过隔磁不锈钢螺钉连接，圆柱销插入输入端联轴器与外套筒以增强扭矩传递能力，电磁线圈6的出线与接线端子从输入端联轴器1的轴向侧面引出与套在输入端的供电滑环连接为电磁线圈6提供励磁电流，外套筒18外径套有散热片5，其两端与输入端联轴器1与透盖9通过螺钉连接，透盖9轴向外径对称分布安装有一对注油螺塞14，便于磁流变液的注入与排气，输入端联轴器1的周向安装有对称分布的一对泄压阀22，使装置内液体热膨胀压力得到释放，避免磁流变液的泄露。内旋转部件包括输出端联轴器12、小隔磁环17、外摆线轮套筒19、旋转法兰20、轴承挡圈23，外摆线轮套筒19由两个对称分布的导磁材料制成的摆线轮与小隔磁环17焊接组成并通过机械加工形成中空的桶状结构，其两端分别与旋转法兰20与输出端联轴器12通过隔磁不锈钢螺钉连接。内旋转部件、外旋转部件通过轴承连接实现相对转动。
外旋转部件与内旋转部件通过安装在两端的双列调心滚子轴承3与无内圈双列滚针轴承13连接，在外旋转部件内径与内旋转部件外径之间留有空隙以储存磁流变液，内旋转部件、外旋转部件两端分别通过第一O型密封圈4，第二O型密封圈15密封防止轴向泄漏，输入端联轴器和透盖分别与外套筒两端通过密封垫密封防止径向泄漏，密封盖11与透盖9通过螺钉连接，内嵌有尘封10，以防止灰尘进入。
本发明的工作过程是:
电磁线圈6通过引线与外界电路相连，当外界电路不通电时，电磁线圈6不产生磁场，磁流变液为流体，此时联轴器两端通过液体的粘度传递动力；当线圈中有电流激励时，电磁线圈6产生磁场，图1虚线表示磁感线的路径，此时磁流变液中铁磁性颗粒顺磁场排布形成磁链，由磁流变液宾汉模型知，这时液体内部存在切应力，内旋转部件和外旋转部件一起转动，这时输入端的动力传递到输出端。通过调节电磁线圈电流大小改变磁场强度，从而改变磁流变液屈服应力大小，继而调节输出扭矩的大小，同时改变联轴器的刚度与阻尼，起到缓冲减震的效果。

Claims (4)

1.一种紧凑式摆线轮磁流变联轴器，其特征在于：由外旋转部件与内旋转部件组成；外旋转部件包括输入端联轴器(1)、防松垫圈(2)、外套筒(18)、散热片(5)、第三密封垫(21)、透盖(9)、尘封(10)、密封盖(11)、大隔磁环(16)、泄压阀(22)、电磁线圈(6)；外套筒(18)由导磁体与两侧沿轴向对称分布的隔磁环焊接组成，其环形凹槽上绕有多匝可以产生磁场的电磁线圈(6)；输入端联轴器(1)与透盖(9)与外套筒(18)两端分别通过隔磁不锈钢螺钉连接，圆柱销插入输入端联轴器(1)与外套筒(18)以增强扭矩传递能力，电磁线圈(6)的出线与接线端子从输入端联轴器(1)的轴向侧面引出与套在输入端的供电滑环连接为电磁线圈(6)提供励磁电流，外套筒(18)外径套有散热片(5)，其两端与输入端联轴器(1)与透盖(9)通过螺钉连接，透盖(9)轴向外径对称分布安装有一对注油螺塞(14)，输入端联轴器(1)的周向安装有对称分布的一对泄压阀(22)；内旋转部件包括输出端联轴器(12)、小隔磁环(17)、外摆线轮套筒(19)、旋转法兰(20)、轴承挡圈(23)，外摆线轮套筒(19)由两个对称分布的导磁材料制成的摆线轮与小隔磁环(17)焊接组成并通过机械加工形成中空的桶状结构，其两端分别与旋转法兰(20)与输出端联轴器(12)通过隔磁不锈钢螺钉连接；内旋转部件、外旋转部件通过轴承连接实现相对转动。
2.根据权利要求1所述的紧凑式摆线轮磁流变联轴器，其特征在于：所述的外旋转部件与内旋转部件通过安装在两端的双列调心滚子轴承(3)与无内圈双列滚针轴承(13)连接，并且在外旋转部件内径与内旋转部件外径之间留有空隙以储存磁流变液，内旋转部件、外旋转部件两端分别通过第一O型密封圈(4)，第二O型密封圈(15)密封，密封盖(11)与透盖(9)通过螺钉连接，内嵌有尘封(10)，以防止灰尘进入。
3.根据权利要求1或2所述的紧凑式摆线轮磁流变联轴器，其特征在于：所述的导磁体为三个环形的导磁体。
4.根据权利要求3所述的紧凑式摆线轮磁流变联轴器，其特征在于：所述的摆线轮为两个，由导磁材料制成，并对称分布。
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