CN110594314A - 一种永磁激励的圆锥式联轴器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种永磁激励的圆锥式联轴器，壳体为圆台形，直径大的端面无盖端，直径小的端面中心设有圆孔，内转筒设置在壳体内，主动轴一端穿过圆孔与内转筒端面中心固连环形密封圈套在主动轴上。内转筒的圆周外壁上间隔开有若干圈环形凹槽，每个环形凹槽内设有环形磁铁和锥台形隔离环。壳体无盖端固连密封端盖，从动轴固定在密封端盖的外壁面中心，密封端盖上设有灌注孔，通过堵塞密封，在主动轴的支撑下，内转筒外壁与壳体的内壁之间存在间隙，磁流变脂通过灌注孔进入间隙中。本发明以磁流变脂为传动介质、以环形磁铁为激励源，永磁体产生磁场穿过磁流变脂区域并产生一定的剪切应力用于传递动力，常用于起重机的传动机构系统中。

Description

一种永磁激励的圆锥式联轴器

技术领域

本发明属于动力传递装置，具体涉及一种永磁激励的圆锥式联轴器。

背景技术

联轴器属于机械通用零部件，几乎在所有机械传动系统中都得到了广泛应用，其功能主要是用来传递力矩和运动。传统联轴器分为刚性联轴器和挠性联轴器，刚性联轴器虽具有重量轻，超低惯量和高灵敏度的优点，但对两轴对中性的要求很高，而挠性联轴器在使用时振动会比较大，原因是零部件之间摩擦会比较大，这样很容易减少零部件的寿命。此外，传统联轴器在损坏时会影响到与其相连的设备，不能起到过载保护的作用。

事实上当许多大型机械设备在工作运转时经常会出现传动过载的情形，轻微则引起零部件失效或设备报废，重则会危及到人员生命。

专利201220232275.4公开了《一种圆球式磁流变联轴器》，该联轴器采用磁流变液作为传递材料，在主动球中开有环形凹槽，且在凹槽内绕有励磁线圈，励磁线圈通过导线与外端电路相连接，通过调节外部电路电流大小来控制磁流变液工作区的磁场大小及剪切应力的大小，从而实现力矩可调的目的，然而，此联轴器虽然力矩可调，但采用方法的外部电流励磁，耗能且效率低。为了解决这个问题，专利201010501932.6公开了《一种永磁型磁流变液极限扭矩联轴器》，其主要结构如下：主动筒和从动转子上分别加工有大约8-24个梯形槽，将永磁体嵌入且极性朝向相反，磁流变液注入到主动转筒和从动转子的间隙中。该联轴器不仅具有过载保护功能，而且具有节能的特点，但由于永磁体排列问题，使得该联轴器在大型设备上具有传递力矩不足的缺陷，这可能与永磁体最大磁场强度有关，最终会导致输出扭矩变小。

磁流变材料主要分为磁流变液、磁流变弹性体和磁流变脂等，它们的流变性能基本相近，即在施加磁场作用下会瞬间转变为类似固态，并且会产生一定的剪切屈服应力，撤除磁场后，又变成原来的牛顿流体状态，该过程连续、快速、可逆。但磁流变液自身具有颗粒沉着、密封性差等缺点，而磁流变弹性体虽能克服磁流变液的这些缺点，但其产生的磁流变效应不高，因此，选择磁流变脂为主要传动介质，该材料不仅具有不易发生泄漏和团聚的优点，而且磁流变效应很高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种永磁激励的圆锥式联轴器，以磁流变脂为传动介质、以环形磁铁为激励源，永磁体产生磁场穿过磁流变脂区域并产生一定的剪切应力用于传递动力，常用于起重机的传动机构系统中。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种永磁激励的圆锥式联轴器，包括主动轴、滚珠轴承、内转筒、磁流变脂、密封端盖、从动轴、堵塞、壳体、环形密封圈、若干锥台形隔离环和若干环形磁铁。壳体为圆台形，直径大的端面无盖端，直径小的端面中心设有圆孔，内转筒为圆台形，设置在壳体内，主动轴一端穿过圆孔与内转筒端面中心固连，并通过滚珠轴承与圆孔配合，环形密封圈套在主动轴上，且位于滚珠轴承和内转筒之间，防止磁流变脂从圆孔中流出。内转筒的圆周外壁上间隔开有若干圈环形凹槽，每个环形凹槽内设有一个环形磁铁和一个锥台形隔离环，锥台形隔离环套在环形磁铁外壁，用于隔离磁流变脂。壳体直径大的端面通过若干螺栓固连密封端盖，与壳体内形成密封的空腔，从动轴固定在密封端盖的外壁面中心，密封端盖上设有灌注孔，通过堵塞密封，在主动轴的支撑下，内转筒外壁与壳体的内壁之间存在间隙，磁流变脂通过灌注孔进入间隙中。

主动轴、从动轴、内转筒、壳体以及端盖均为非导磁铝合金材料；环形密封圈为硅橡胶材料；锥台形隔离环为聚氨酯材料，环形磁铁材料为稀土钕铁硼。每个环形磁铁由两个半圆环磁铁组成，并且呈同心同平面排列，环形磁铁中半圆环磁铁的磁化方向相反。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

（1）该联轴器的工作介质是磁流变脂，运动件之间不存在固体接触，因此主要零件之间磨损极小、嗓音低，且具有抗冲击等优点。

（2）以高剩磁矫顽力、高磁能积的环形磁铁作为联轴器的磁源，利用环形磁铁在磁流变脂所在空间产生磁场使磁流变脂具有一定的剪切屈服应力，进而能够传递一定的扭矩。

（3）可以根据外界工作要求替换环形磁铁的材料，来调节环形磁铁的磁性从而达到调节传递扭矩范围的目的。

（4）在结构上大大简化，省去了复杂的电磁控制系统，具有结构简单、紧凑，操作方便，成本低的特点。

附图说明

图1为本发明的永磁激励的圆锥式联轴器的整体结构示意图。

图2为本发明的永磁激励的磁流变过载保护圆锥式联轴器环形磁体的装配方式示意图。

图3为本发明的永磁激励的圆锥式联轴器的环形磁体充磁方式示意图。

图4为本发明的永磁激励的圆锥式联轴器的锥台形隔离环示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

结合图1，本发明所述的一种永磁激励的圆锥式联轴器，包括主动轴1、滚珠轴承2、内转筒3、磁流变脂6、密封端盖7、从动轴8、堵塞9、壳体10、环形密封圈12、若干锥台形隔离环4和若干环形磁铁11。

壳体10为圆台形，直径大的端面无盖端，直径小的端面中心设有圆孔，内转筒3为圆台形，设置在壳体10内，主动轴1一端穿过圆孔与内转筒3端面中心固连，并通过滚珠轴承2与圆孔配合，环形密封圈12套在主动轴1上，且位于滚珠轴承2和内转筒3之间，防止磁流变脂6从圆孔中流出。内转筒3的圆周外壁上间隔开有若干圈环形凹槽，每个环形凹槽内设有一个环形磁铁11和一个锥台形隔离环4，锥台形隔离环4套在环形磁铁11外壁，用于隔离磁流变脂6。壳体10直径大的端面通过若干螺栓5固连密封端盖7，与壳体10内形成密封的空腔，从动轴8固定在密封端盖7的外壁面中心，密封端盖7上设有灌注孔，通过堵塞9密封，在主动轴1的支撑下，内转筒3外壁与壳体10的内壁之间存在间隙，磁流变脂6通过灌注孔进入间隙中。

结合图1、图2、图3和图4，主动轴1通过滚珠轴承2与壳体10连接，形成转动副。主动轴1、从动轴8、内转筒3、壳体10以及端盖7均为非导磁铝合金材料；所述环形密封圈12为硅橡胶材料；所述锥台形隔离环4为聚氨酯材料，所述环形磁铁11材料为稀土钕铁硼(NdFeB)。每个环形磁铁11由两个半圆环磁铁组成，并且呈同心同平面排列，环形磁铁11中半圆环磁铁的磁化方向相反，采用环形磁铁11省去了联轴器复杂的电磁控制系统，使得结构具有简单、紧凑，成本低的特点。所述磁流变脂6内部为软磁性颗粒为羰基铁粉，该材料的粘度大小可以随时调整。

结合图1、图2、图3和图4，本发明具体实施过程如下：环形磁铁11产生磁场作用在磁流变脂6区域使得磁流变脂6中的磁性颗粒发生链化，且发生磁流变效应，这种链状结构大大增加了磁流变脂6的剪切屈服强度，能够将内转筒3的扭矩通过密封端盖7传递给从动轴8，从而带动壳体10同步旋转，使得联轴器具有一定的极限转矩，能够传递一定范围的扭矩。如果外界施加负载过大，超出了磁流变脂6剪切屈服极限，会导致联轴器发生滑差，使得联轴器内转筒3和从动轴8分离，起到过载保护的作用。环形磁铁11是由两个半圆环磁铁组成，其目的是便于安装和拆卸，两个半圆环磁铁的充磁方向不同，主要是让磁铁能紧密集中在一起。此外，可以根据外界工作要求替换环形磁铁11的材料，来调节环形磁铁11的磁性从而达到调节传递扭矩范围的目的。

Claims (8)

1.一种永磁激励的圆锥式联轴器，其特征在于：包括

圆台形的壳体（10），直径大的端面无盖端，直径小的端面中心设有圆孔；

内转筒（3），设置在壳体（10）内，内转筒（3）的圆周外壁上间隔开有若干圈环形凹槽，每个环形凹槽内设有一个环形磁铁（11）和一个锥台形隔离环（4）；

主动轴（1），其一端穿过壳体（10）的圆孔与内转筒（3）端面中心固连，并通过滚珠轴承（2）与圆孔配合；

环形密封圈（12），套在主动轴（1）上，且位于滚珠轴承（2）和内转筒（3）之间，防止磁流变脂（6）从圆孔中流出；

密封端盖（7），固定在壳体（10）的无盖端，与壳体（10）内形成密封的空腔；

从动轴（8），固定在密封端盖（7）的外壁面中心；

密封端盖（7）上设有灌注孔，通过堵塞（9）密封，在主动轴（1）的支撑下，内转筒（3）外壁与壳体（10）的内壁之间存在间隙，磁流变脂（6）通过灌注孔进入间隙中。

2.根据权利要求1所述的永磁激励的圆锥式联轴器，其特征在于：所述锥台形隔离环（4）套在环形磁铁（11）外壁，用于隔离磁流变脂（6）。

3.根据权利要求1所述的永磁激励的圆锥式联轴器，其特征在于：每个环形磁铁（11）由两个半圆环磁铁组成，并且呈同心同平面排列，环形磁铁（11）中半圆环磁铁的磁化方向相反。

4.根据权利要求1所述的永磁激励的圆锥式联轴器，其特征在于：所述环形密封圈（12）为硅橡胶材料。

5.根据权利要求1所述的永磁激励的圆锥式联轴器，其特征在于：所述主动轴（1）、从动轴（8）、内转筒（3）、壳体（10）以及端盖（7）均为非导磁铝合金材料。

6.根据权利要求1所述的永磁激励的圆锥式联轴器，其特征在于：所述锥台形隔离环（4）为聚氨酯材料。

7.根据权利要求1所述的永磁激励的圆锥式联轴器，其特征在于：所述环形磁铁（11）材料为稀土钕铁硼。

8.根据权利要求1所述的永磁激励的圆锥式联轴器，其特征在于：所述磁流变脂（6）内部为软磁性颗粒为羰基铁粉，该材料的粘度大小可以随时调整。