CN106883608A - 一种防泄漏低涡流损耗的磁力联轴器隔离套及其制备方法 - Google Patents

一种防泄漏低涡流损耗的磁力联轴器隔离套及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于磁力传动技术和复合材料制备技术领域，公开了一种防泄漏低涡流损耗的磁力联轴器隔离套及其制备方法。所述制备方法为：将伊蒙粘土加入水中分散，得到伊蒙粘土料浆，然后加入环氧树脂进行改性反应，经干燥、粉碎，得到改性层片状纳米伊蒙粘土粉末；再将其与聚苯硫醚树脂置于双螺杆挤出机中熔融共混，并造粒得到粒料；最后将粒料和玻璃纤维通过单螺杆注塑机注塑成型，得到所述防泄漏低涡流损耗的磁力联轴器隔离套。本发明以层片状纳米伊蒙粘土‑玻璃纤维‑聚苯硫醚树脂复合材料制备的隔离套具有力学性能优异，且涡流损耗低的优点，应用前景广阔。

Description

一种防泄漏低涡流损耗的磁力联轴器隔离套及其制备方法
技术领域
本发明属于磁力传动技术和复合材料制备技术领域，具体涉及一种防泄漏低涡流损耗的磁力联轴器隔离套及其制备方法。
背景技术
磁力联轴器是一种通过永磁体间的超距磁力作用将原动机与工作机联接，无机械接触的新型联轴器，主要分为三部分：外磁(主动)转子、隔离套和内磁(从动)转子。磁力联轴器运行时，隔离套安装在外磁转子和内磁转子之间，使轴承两端由静密封替代了传统的动密封，实现了转矩的无接触传递，解决了工业传动装置中的泄漏问题。
但传统的磁力联轴器隔离套一般采用金属材质，当磁力联轴器内、外磁转子同步旋转时，隔离套处于正交交变的磁场中，导致位于大小和方向不断变化磁场中的导体截面上感应出现环形电流(涡流)。涡流效应一方面削弱了原有的工作磁场，降低了传递扭矩；另一方面，涡流损耗以焦耳热的形式释放能量，消耗轴功率，降低了传递效率；如不及时冷却，甚至可能引起永磁体退磁失效、隔离套过热损坏、滑动轴承碎裂、发生汽蚀等现象。因此，减小和消除涡流不仅关系到磁力联轴器运行的经济性，还影响到其工作效率及运行可靠性。
目前，为了降低隔离套涡流损耗，一些学者建议采用电阻率大、机械强度高的H.C.或TC4合金作为隔离套的材料，由于材料成本较高，限制了其使用。另外，陶瓷材料(如碳化硅、氮化硅等)脆性较大，易损坏；聚合物材料的力学性能较低，耐高温性能较差，应用受到了一定程度的限制。因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种防泄漏低涡流损耗的磁力联轴器隔离套。
本发明的另一目的在于提供上述防泄漏低涡流损耗的磁力联轴器隔离套的制备方法。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种防泄漏低涡流损耗的磁力联轴器隔离套，所述隔离套的材质为层片状纳米伊蒙粘土-玻璃纤维-聚苯硫醚树脂复合材料。
上述防泄漏低涡流损耗的磁力联轴器隔离套的制备方法，包括如下制备步骤：
(1)在伊蒙粘土中加入水，经研磨分散，得到固含量为40％～50％的悬浊液，然后加入NaOH溶液调节PH值在9～11之间，再加入分散剂混合均匀，研磨后得到伊蒙粘土料浆；
(2)在步骤(1)得到的料浆中加入环氧树脂改性剂进行改性反应，得到改性的层片状纳米伊蒙粘土料浆，经干燥、粉碎，得到改性层片状纳米伊蒙粘土粉末；
(3)将干燥后的聚苯硫醚树脂与步骤(2)得到的改性层片状纳米伊蒙粘土粉末均匀混合，随后置于双螺杆挤出机中熔融共混，并造粒得到粒料；
(4)将步骤(3)得到的粒料和相当于粒料10～30wt％的玻璃纤维通过单螺杆注塑机注塑成型，得到所述防泄漏低涡流损耗的磁力联轴器隔离套。
优选地，步骤(1)中所述研磨分散是指通过介质搅拌磨研磨分散，介质搅拌磨的搅拌速度为1200～1500r/min，搅拌时间为30min。
优选地，步骤(1)中所述的分散剂是指聚羧酸钠盐共聚物分散剂，分散剂的加入量为0.5～1.5wt％。
优选地，步骤(2)中所述环氧树脂的加入量相对于伊蒙粘土的含量为0.5～2wt％。
优选地，步骤(2)中所述的干燥是指通过喷雾干燥机干燥，喷雾干燥机的入口风温度150℃、风量0.45m3/min、喷雾压力0.2MPa；所述的粉碎是指通过超细粉碎机在25000r/min下粉碎5min。
优选地，步骤(2)中所述改性层片状纳米伊蒙粘土粉末的细度为：小于100nm的颗粒占比60～70wt％。
优选地，步骤(3)中所述改性层片状纳米伊蒙粘土粉末加入量为相当于聚苯硫醚树脂质量的10％～15％。
优选地，步骤(3)中所述熔融共混是指置于一定温度梯度的双螺杆挤出机中熔融共混，所述一定温度梯度的双螺杆挤出机从进料口到机头各段温度梯度依次为260～280℃、280～300℃、290～310℃、290～310℃、290～310℃、280～300℃、260～280℃、260～280℃、255～275℃、255～275℃；螺杆转速为80r/min，喂料速度为25r/min。
优选地，步骤(4)中所述注塑成型是指置于一定温度梯度的单螺杆注塑机注塑成型，所述一定温度梯度的单螺杆注塑机从进料口到挤出口温度梯度依次为285～305℃、295～315℃、295～315℃、295～315℃、290～310℃；螺杆转速为100r/min，注塑压力为75MPa，模具温度为80℃。
相对于现有技术，本发明具有如下优点及有益效果：
(1)本发明所采用的原料之一伊蒙粘土具有超细粒级和层片状结构等特点，所述的聚苯硫醚树脂具有低的电导率和较好的机械强度；通过层片状纳米伊蒙粘土改性聚苯硫醚树脂来制备隔离套，不仅可以降低隔离套的涡流损失和提高磁力联轴器的传递效率，还大大降低了生产成本，具有原料易得、工艺简单、成本低、易于产业化推广的优点；
(2)本发明所制备的层片状纳米伊蒙粘土-玻璃纤维-聚苯硫醚树脂复合材料具有力学性能优异，且涡流损耗低的优点，其缺口冲击强度为65.1J/m，相比于纯聚苯硫醚树脂的缺口冲击强度提高了60.2％；拉伸强度和弯曲强度分别为135.4MPa、233.5MPa；
(3)本发明所得防泄漏低涡流损耗的磁力联轴器隔离套在1600r/min时，涡流损耗仍然接近于0，显著提高了磁力联轴器的传递效率；
(4)本发明在注塑层片状纳米伊蒙粘土-玻璃纤维-聚苯硫醚树脂复合材料时采用的温度梯度可以保证改性的层片状纳米伊蒙粘土在此温度梯度下改性剂不会因为温度过高而挥发，失去改性的功能，也确保聚苯硫醚树脂不会因为温度过高而烧灼损失，保证了其成型温度和力学性能。
附图说明
图1为实施例1中涡流损耗测试装置的结构示意图。
图2为实施例1中不同材质的隔离套在不同转速下的涡流损耗分布曲线图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
(1)在伊蒙粘土原矿中加入水，经介质搅拌磨在1300r/min的搅拌速度下搅拌30min，倒浆分散，得到固含量为45％的悬浊液；在悬浊液中加入NaOH溶液，调节悬浊液的pH值为9.5，再加入1.0wt％的分散剂聚羧酸钠盐共聚物(WF211)混合均匀，采用介质搅拌磨研磨2h，得到伊蒙粘土料浆；
(2)在料浆中加入0.8wt％的改性剂环氧树脂，将料浆置于恒温振荡器中，在80℃恒温振荡2h，得到改性的层片状纳米伊蒙粘土料浆；通过喷雾干燥机干燥，得到粉末通过超细粉碎机在25000r/min下粉碎5min，得到细度为小于100nm的颗粒占比为64wt％的改性层片状纳米伊蒙粘土粉末；
(3)将纯聚苯硫醚树脂在120℃下干燥24h后，通过高速搅拌器和相当于聚苯硫醚树脂10wt％的改性层片状纳米伊蒙粘土粉末均匀混合，随后置于温度梯度为270、290、300、300、300、290、270、270、265、265℃，螺杆转速为80r/min，喂料速度为25r/min的双螺杆挤出机中熔融共混，并造粒得到粒料；
(4)将粒料和15wt％的玻璃纤维通过温度梯度为295、305、305、305、300℃，螺杆转数为100r/min，注塑压力为75MPa，模具温度为80℃的单螺杆注塑机注塑成型，得到所述防泄漏低涡流损耗的磁力联轴器隔离套样品。
本实施例所获得样品的力学性能如下表所示：
对本实施例所得磁力联轴器隔离套样品的涡流损耗进行测试，测试装置的结构示意图如图1所示。测量涡流损耗的测量原理为：首先，将磁力联轴器内外磁转子分别与电机和磁粉制动器连接起来，启动电机，通过磁力联轴器带动负载同步运动。当电机稳定运行于某一转速下时，加负载使之达到额定转矩，并分别通过功率计和转矩转速传感器测量无隔离套时磁力联轴器的运行状态下系统的功率损耗和磁力联轴器传递的扭矩大小；然后，在内外磁转子间安装隔离套，重复上述操作，两次功率计测得功率差值极为隔离套的涡流损耗，并通过比较两次的输出功率得到联轴器的传递效率。通过上述方法分别测试以304(不锈钢)、H.C.(哈氏合金C系列)和本实施例所得层片状纳米伊蒙粘土-玻璃纤维-聚苯硫醚树脂复合材料为材质的隔离套在不同转速下的涡流损耗，结果如图2所示。由图2结果可知，本发明所得防泄漏低涡流损耗的磁力联轴器隔离套在1600r/min时，涡流损耗仍然接近于0，显著提高了磁力联轴器的传递效率。
实施例2
(1)在伊蒙粘土原矿中加入水，经介质搅拌磨在1200r/min的搅拌速度下搅拌30min，倒浆分散，得到固含量为40％的悬浊液；在悬浊液中加入NaOH溶液，调节悬浊液的pH值为10，再加入0.5wt％的分散剂聚羧酸钠盐共聚物(WF211)混合均匀，采用介质搅拌磨研磨2h，得到伊蒙粘土料浆；
(2)在料浆中加入相当于伊蒙粘土1wt％的改性剂环氧树脂，将料浆置于恒温振荡器中，在80℃恒温振荡2h，得到改性的层片状纳米伊蒙粘土料浆；通过喷雾干燥机干燥(喷雾干燥机的入口风温度150℃、风量0.45m3/min、喷雾压力0.2MPa)，得到粉末通过超细粉碎机在25000r/min下粉碎5min，得到细度为小于100nm的颗粒占比为70wt％的改性层片状纳米伊蒙粘土粉末；
(3)将纯聚苯硫醚树脂在120℃下干燥24h后，通过高速搅拌器和相对于聚苯硫醚树脂10wt％的改性层片状纳米伊蒙粘土粉末均匀混合，随后置于温度梯度为270、290、300、300、300、290、270、270、265、265℃，螺杆转速为80r/min，喂料速度为25r/min的双螺杆挤出机中熔融共混，并造粒得到粒料；
(4)将粒料和25wt％的玻璃纤维通过温度梯度为295、305、305、305、300℃，螺杆转数为100r/min，注塑压力为75MPa，模具温度为80℃的单螺杆注塑机注塑成型，得到所述防泄漏低涡流损耗的磁力联轴器隔离套样品。
本实施例所获得样品的力学性能如下表所示：
实施例3
(1)在伊蒙粘土原矿中加入水，经介质搅拌磨在1500r/min的搅拌速度下搅拌30min，倒浆分散，得到固含量为50％的悬浊液；在悬浊液中加入NaOH溶液，调节悬浊液的pH值为11，再加入1.5wt％的分散剂聚羧酸钠盐共聚物(WF211)混合均匀，采用介质搅拌磨研磨2h，得到伊蒙粘土料浆；
(2)在料浆中加入相当于伊蒙粘土2wt％的改性剂环氧树脂，将料浆置于恒温振荡器中，在80℃恒温振荡2h，得到改性的层片状纳米伊蒙粘土料浆；通过喷雾干燥机干燥(喷雾干燥机的入口风温度150℃、风量0.45m3/min、喷雾压力0.2MPa)，得到粉末通过超细粉碎机在25000r/min下粉碎5min，得到细度为小于100nm的颗粒占比为60wt％的改性层片状纳米伊蒙粘土粉末；
(3)将纯聚苯硫醚树脂在120℃下干燥24h后，通过高速搅拌器和相对于聚苯硫醚树脂15wt％的改性层片状纳米伊蒙粘土粉末均匀混合，随后置于温度梯度为270、290、300、300、300、290、270、270、265、265℃，螺杆转速为80r/min，喂料速度为25r/min的双螺杆挤出机中熔融共混，并造粒得到粒料；
(4)将粒料和25wt％的玻璃纤维通过温度梯度为295、305、305、305、300℃，螺杆转数为100r/min，注塑压力为75MPa，模具温度为80℃的单螺杆注塑机注塑成型，得到所述防泄漏低涡流损耗的磁力联轴器隔离套样品。
本实施例所获得样品的力学性能如下表所示：
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种防泄漏低涡流损耗的磁力联轴器隔离套，其特征在于：所述隔离套的材质为层片状纳米伊蒙粘土-玻璃纤维-聚苯硫醚树脂复合材料。
2.权利要求1所述的一种防泄漏低涡流损耗的磁力联轴器隔离套的制备方法，其特征在于包括如下制备步骤：
(1)在伊蒙粘土中加入水，经研磨分散，得到固含量为40％～50％的悬浊液，然后加入NaOH溶液调节PH值在9～11之间，再加入分散剂混合均匀，研磨后得到伊蒙粘土料浆；
(2)在步骤(1)得到的料浆中加入环氧树脂改性剂进行改性反应，得到改性的层片状纳米伊蒙粘土料浆，经干燥、粉碎，得到改性层片状纳米伊蒙粘土粉末；
(3)将干燥后的聚苯硫醚树脂与步骤(2)得到的改性层片状纳米伊蒙粘土粉末均匀混合，随后置于双螺杆挤出机中熔融共混，并造粒得到粒料；
(4)将步骤(3)得到的粒料和相当于粒料10～30wt％的玻璃纤维通过单螺杆注塑机注塑成型，得到所述防泄漏低涡流损耗的磁力联轴器隔离套。
3.根据权利要求2所述的一种防泄漏低涡流损耗的磁力联轴器隔离套的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述研磨分散是指通过介质搅拌磨研磨分散，介质搅拌磨的搅拌速度为1200～1500r/min，搅拌时间为30min。
4.根据权利要求2所述的一种防泄漏低涡流损耗的磁力联轴器隔离套的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的分散剂是指聚羧酸钠盐共聚物分散剂，分散剂的加入量为0.5～1.5wt％。
5.根据权利要求2所述的一种防泄漏低涡流损耗的磁力联轴器隔离套的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述环氧树脂的加入量相对于伊蒙粘土的含量为0.5～2wt％。
6.根据权利要求2所述的一种防泄漏低涡流损耗的磁力联轴器隔离套的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的干燥是指通过喷雾干燥机干燥，喷雾干燥机的入口风温度150℃、风量0.45m3/min、喷雾压力0.2MPa；所述的粉碎是指通过超细粉碎机在25000r/min下粉碎5min。
7.根据权利要求2所述的一种防泄漏低涡流损耗的磁力联轴器隔离套的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述改性层片状纳米伊蒙粘土粉末的细度为：小于100nm的颗粒占比60～70wt％。
8.根据权利要求2所述的一种防泄漏低涡流损耗的磁力联轴器隔离套的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述改性层片状纳米伊蒙粘土粉末的加入量相当于聚苯硫醚树脂的10～15wt％。
9.根据权利要求2所述的一种防泄漏低涡流损耗的磁力联轴器隔离套的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述熔融共混是指置于一定温度梯度的双螺杆挤出机中熔融共混，所述一定温度梯度的双螺杆挤出机从进料口到机头各段温度梯度依次为260～280℃、280～300℃、290～310℃、290～310℃、290～310℃、280～300℃、260～280℃、260～280℃、255～275℃、255～275℃；螺杆转速为80r/min，喂料速度为25r/min。
10.根据权利要求2所述的一种防泄漏低涡流损耗的磁力联轴器隔离套的制备方法，其特征在于：步骤(4)中所述注塑成型是指置于一定温度梯度的单螺杆注塑机注塑成型，所述一定温度梯度的单螺杆注塑机从进料口到挤出口温度梯度依次为285～305℃、295～315℃、295～315℃、295～315℃、290～310℃；螺杆转速为100r/min，注塑压力为75MPa，模具温度为80℃。
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