CN108999896A - 一种磁流变液紧急制动器 - Google Patents

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吴向凡
代素梅
王前
梁良
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Xuzhou University of Technology
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Xuzhou University of Technology
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D57/00—Liquid-resistance brakes; Brakes using the internal friction of fluids or fluid-like media, e.g. powders
    • F16D57/002—Liquid-resistance brakes; Brakes using the internal friction of fluids or fluid-like media, e.g. powders comprising a medium with electrically or magnetically controlled internal friction, e.g. electrorheological fluid, magnetic powder

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Abstract

本发明公开了一种磁流变液紧急制动器。包括静止部、旋转部及磁流变液工作介质部，所述静止部包括依次固定连接的导磁壳体(1)、隔磁套筒(3)和励磁线圈(4)，所述旋转部包括固定连接的制动盘(6)和制动轴(8)，以及安装于所述制动盘(6)外径上的永磁体(5)；所述磁流变液工作介质部由密闭在静止部和旋转部之间的工作间隙内的磁流变液(2)构成；所述制动轴(8)可移动的套接在所述导磁壳体(1)内。本磁流变液紧急制动器在紧急制动过程中，通过磁流变液剪切和挤压两种工作模式产生制动力，制动能力强；通过螺纹旋转圈数限制最大制动距离，安全性高；制动力可通过线圈调节，制动过程柔性可控，适用于设备需要紧急制动场合。

Description

一种磁流变液紧急制动器
技术领域
本发明涉及一种磁流变液紧急制动器，属于机械制动技术领域。
背景技术
磁流变液是一种颗粒悬浮液，主要由软磁性颗粒、基载液及包裹在颗粒表面的添加剂组成。由于磁流变液中存在软磁性颗粒，其对磁场敏感，是一种磁功能材料，在磁场作用下将发生明显的流变效应，磁流变液中的软磁性颗粒沿磁场方向呈链状结构排列，形成众多的颗粒链，而颗粒链将阻碍基载液的自由流动，使得磁流变液在宏观方面表现为半固体，并呈现出一定的剪切屈服应力；而当外加磁场消失时，磁流变液恢复到自由流动状态(液态)。由于磁流变液具有反应迅速、易于控制、过程可逆等诸多优点，各个国家花费大量人力物力对其进行研究，已在传动装置(制动器、离合器等)、抛光技术、减振器、阻尼器等领域广泛应用，被认为是最具有前景的新型智能材料之一。
制动器是旋转机械的重要部件，紧急制动器是众多设备出现人身安全等紧急情况下的关键装置，现有紧急制动器多存在制动力低、制动行程不可控、制动冲击大、制动噪声及磨损大等问题，而磁流变制动器作为磁流变液的重要应用分支，具有制动响应快、制动部件磨损较小、控制简单、制动噪音低等特点，是一种较为理想的紧急制动器件。目前，国内外已经存在一些磁流变液制动器专利，美国专利：U.S.Patent 6186290公开了一种磁流变制动器；国内专利：CN1779289A公开了一种回转式磁流变液制动器；CN201013802Y公开了一种热管式磁流变液制动器；CN101225859A公开了一种永磁铁作为磁源的磁流变制动器。但现有磁流变液制动器的制动扭矩较低且无法实现定距离制动功能，无法满足紧急制动需要，因此设计开发新型磁流变液紧急制动器具有非常重要的意义。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种磁流变液紧急制动器，在紧急制动过程中，采用磁流变液剪切和挤压两种工作模式产生制动力，显著提高制动能力；通过螺纹旋转圈数限制最大制动距离，安全性高；制动力可通过线圈调节，制动过程柔性可控，适用于设备需要紧急制动场合。
为了实现上述目的，本发明提供一种磁流变液紧急制动器，包括静止部、旋转部及磁流变液工作介质部，
所述静止部包括依次固定连接的导磁壳体、隔磁套筒和励磁线圈，
所述旋转部包括固定连接的制动盘和制动轴，以及安装于所述制动盘外径上的永磁体；
所述磁流变液工作介质部由密闭在静止部和旋转部之间的工作间隙内的磁流变液构成；
所述制动轴可移动的套接在所述导磁壳体内。
进一步，所述制动轴上加工有外螺纹，所述导磁壳体右端与制动轴配合部加工有与所述外螺纹相互配合的内螺纹。
进一步，所述制动轴采用双伸出杆结构形式，伸入至导磁壳体左右端面内的制动轴直径相同。
进一步，所述导磁壳体左端面底部开设有气孔。
进一步，所述密闭在静止部件和旋转部件之间工作间隙内的磁流变液通过密封圈密封。
与现有技术相比，本磁流变液紧急制动器在紧急制动过程中，通过磁流变液剪切和挤压两种工作模式产生制动力，制动能力强；通过螺纹旋转圈数限制最大制动距离，安全性高；制动力可通过线圈调节，制动过程柔性可控，适用于设备需要紧急制动场合。
附图说明
图1是本发明的主体结构示意图。
图中：1、导磁壳体，2、磁流变液，3、隔磁套筒，4、励磁线圈，5、永磁体，6、制动盘，7、密封圈，8、制动轴，9、外螺纹，91、内螺纹，10、气孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1所示，本磁流变液紧急制动器，包括静止部、旋转部及磁流变液工作介质部，
所述静止部包括依次固定连接的导磁壳体1、隔磁套筒3和励磁线圈4，
所述旋转部包括固定连接的制动盘6和制动轴8，以及安装于所述制动盘6外径上的永磁体5；
所述磁流变液工作介质部由密闭在静止部和旋转部之间的工作间隙内的磁流变液2构成；
所述制动轴8可移动的套接在所述导磁壳体1内。
进一步，所述制动轴8上加工有外螺纹9，所述导磁壳体1右端与制动轴8配合部加工有与所述外螺纹9相互配合的内螺纹91。在制动盘6将磁流变液2分为左右两个工作空间，制动盘6外径处安装的永磁体5，能够有效提高磁流变液的由左工作间隙向右工作间隙的流动阻力，增大左工作间隙中的磁流变液所受挤压力，提高制动力。
进一步，所述制动轴8采用双伸出杆结构形式，伸入至导磁壳体1左右端面内的制动轴8直径相同。即制动轴8的左端伸入到导磁壳体1的左侧孔内，制动轴8的右端伸入到导磁壳体1的右侧孔内。
进一步，所述导磁壳体1左端面底部开设有气孔10。以排出制动轴左移过程中腔体内的空气。
进一步，所述密闭在静止部件和旋转部件之间工作间隙内的磁流变液2通过密封圈7密封。
本磁流变液紧急制动器的具体工作过程如下：
在非紧急制动工况下，该制动器的制动轴8不与需制动设备相连，制动器不参与工作；
在紧急制动工况下，制动轴8右端与需要紧急制动的设备相连旋转，同时励磁线圈4通电，在充满磁流变液2的工作间隙内产生可调磁场，产生一定的制动力；由于制动轴8与导磁壳体1之间的螺纹连接作用，制动轴8在旋转过程中将同时向左移动，制动盘6跟随制动轴8旋转并同步左移，此时导磁壳体1左工作间隙中的磁流变液2受到挤压和剪切两种力的同时作用，制动力矩大、制动能力强；当制动盘6左移到与导磁壳体1相接触位置时，该紧急制动器的制动力和制动行程达到最大，制动轴8停止运动，被制动设备将停止，实现紧急制动功能。
综上所述，本磁流变液紧急制动器在紧急制动过程中，通过磁流变液剪切和挤压两种工作模式产生制动力，制动能力强；通过螺纹旋转圈数限制最大制动距离，安全性高；制动力可通过线圈调节，制动过程柔性可控，适用于设备需要紧急制动场合。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种磁流变液紧急制动器，其特征在于，
包括静止部、旋转部及磁流变液工作介质部，
所述静止部包括依次固定连接的导磁壳体(1)、隔磁套筒(3)和励磁线圈(4)，
所述旋转部包括固定连接的制动盘(6)和制动轴(8)，以及安装于所述制动盘(6)外径上的永磁体(5)；
所述磁流变液工作介质部由密闭在静止部和旋转部之间的工作间隙内的磁流变液(2)构成；
所述制动轴(8)可移动的套接在所述导磁壳体(1)内。
2.根据权利要求1所述的一种磁流变液紧急制动器，其特征在于，
所述制动轴(8)上加工有外螺纹(9)，所述导磁壳体(1)右端与制动轴(8)配合部加工有与所述外螺纹(9)相互配合的内螺纹(91)。
3.根据权利要求1所述的一种磁流变液紧急制动器，其特征在于，
所述制动轴(8)采用双伸出杆结构形式，伸入至导磁壳体(1)左右端面内的制动轴(8)直径相同。
4.根据权利要求1所述的一种磁流变液紧急制动器，其特征在于，
所述导磁壳体(1)左端面底部开设有气孔(10)。
5.根据权利要求1所述的一种磁流变液紧急制动器，其特征在于，
所述密闭在静止部件和旋转部件之间工作间隙内的磁流变液(2)通过密封圈(7)密封。
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