CN111692245A - 一种制动方式 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种制动方式，属于非摩擦制动技术领域。其利用剪切增稠液体的物理特征，进行非摩擦方式的制动。剪切增稠液体，包括自然界所有受力粘度增加的液体，其特征为在适当剪切条件下，其粘度会随着剪切速率的增大而显著增加，通常这种粘度的增加可达几个数量级，且响应极快、过程可逆，当应力撤去是会恢复到初始状态。当某运动的车辆或机械结构需要降速或停止，只需将一部分结构或通过连接件浸没（或接触）剪切增稠液体，使剪切增稠液体粘度增加，浸没（或接触）于液体的结构获得阻力，最终使运动的车辆或机械减速或停止。剪切增稠体的固液相转化迅速且可逆，因此其制动效果与散热效果均十分良好。

Description

一种制动方式

技术领域

本发明涉及机械控制领域，具体而言，涉及一种制动方式。

背景技术

制动器是具有使运动部件(或运动机械)减速，停止或保持停止状态等功能的装置。是使机械中的运动停止或减速的机械零件。俗称刹车，闸。有些制动器还装有制动间隙的自动调整装置，为了减小制动力矩和结构尺寸，制动器通常装在设备的高速轴上，但对安全性要求较高的大型设备(如矿井提升机，电梯等)则应装在靠近设备工作部分的低速轴上。对于经常自山区或丘陵地带行驶的汽车，为了使下长坡时长时间而持续地减低或保持稳定车速并减轻或减除制动器负荷，需加装缓速器。根据其工作原理不同，汽车缓速器可分为发动机缓速装置，液力缓速器，电涡轮缓速器，电机缓速装置和空气动力缓速装置等典型结构形式。但现有的制动或者缓速装置的设计会使控制组件发热磨损，温度急剧上升而影响制动效果，十分不适合用于重型卡车及火车的辅助制动系统。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种制动方法，其能够利用剪切增稠液体受冲击粘度变化的物理表征实现制动，由于剪切增稠液体其本质还是液体，热容量大，有效的改善上述缺陷。

本发明的实施例通过以下方式实现：

本发明的实施例提供了一种制动装置，包括：箱体、剪切增稠液体、剪切杆、轴、所述定子与转子置于所述箱体内部，箱体内部填充剪切增稠液体，剪切杆浸没于剪切增稠液体中。剪切杆与轴装配固定。

剪切增稠液体：众所周知，流体可分为牛顿流体和非牛顿流体，而大部分的非牛顿流体为假塑性流体，又可称为切力变稀流体。其特征是：剪切应力和剪切速率的流变曲线通过原点，且为非线性关系，剪切速度比剪切应力增加的更快，流体的表观粘度随剪切速率的增加而减小，这称作剪切稀化(shear thinning)现象。本发明利用的则是剪切增稠液体(shear thickening fluid,即STF)。其表观粘度随着剪切应力的增加而增加，可能是不连续的增加，并且具有可逆性。在常态下，剪切增稠材料是柔软的，在遭受到高速冲击时，材料的粘度急剧提高，甚至接近于固体。当外力消失后，材料又会恢复到柔性状态，能很好的吸收冲击能量。例如我们将一根木棍浸没在剪切增稠液体中，是无法快速的将它拔出的，在木根有拔出的趋势时，剪切增稠液体受到冲击粘度瞬间增加，牢牢地“粘”住木根。

具体的，该制动器能够利用剪切增稠液体的物理特征，工作时，在箱体中，剪切增稠液体受到剪切杆的冲击，粘度瞬间增加，甚至溶液表观为固相，剪切杆此时受到极大阻力，通过轴将阻力输出，达到制动的目的，停止工作时，剪切增稠液体粘度恢复。若工作时温度升高，可快速且均匀的将热量扩散在溶液中，散热十分高效。

可选的，转子与轴装配，制动力矩通过轴输出。

可选的，剪切增稠液体可以为任意的具有剪切增稠现象特征的流体，即受冲击粘度发生变化，甚至可变为固相。

综上所述，该制动器能够利用剪切增稠液体的物理特征，使得剪切杆在箱体内转动时剪切增稠液体能够提供较大制动力矩，散热时热量均匀扩散在液体内部并由内部水分蒸发带走，散热效率极高。实际使用效果佳。其设计合理，结构简单可靠，市场应用潜力巨大。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为本发明实施例1提供的制动装置内部结构图

图标：100-制动器；10-箱体；20-剪切杆；30-轴；40-轴承

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“水平”、“竖直”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1

本发明的实施例提供了一种制动器100，包括：制动箱体10、剪切杆20、轴30、与剪切增稠液体。所述轴30连接剪切杆20并固定，全部置于箱体内部，且箱体内部填充剪切增稠液体。

其中，所述剪切增稠液体为所有具有受冲击表观粘度发生变化的液体，本发明制作举例说明，不做具体限定。

结合图1，该制动器100能够利用剪切增稠液体的物理特性，动力通过轴30传剪切杆20后，在剪切杆20作用下，剪切增稠液体粘度增加，会牢牢的“粘”住剪切杆、与箱体内壁，吸收转子的动能，达到制动的目的。

获得更大制动力矩的方法还有：在箱体内部设置若干突出、隆起状结构、转子增加杆件等使其接触面积增大等。

制动箱体处于密封状态，确保内部填充的剪切增稠液体不会漏出。其中，剪切增稠液体，是指流体的粘度随剪切的速率增大而增大，属于一类非牛顿流体。而非牛顿流体是指不满足牛顿黏性实验定律的流体，即其剪应力与剪切应变率之间不是线性关系的流体。非牛顿流体广泛存在于生活、生产和大自然之中。绝大多数生物流体都属于现在所定义的非牛顿流体。人身上血液、淋巴液、囊液等多种体液，以及像细胞质那样的"半流体"都属于非牛顿流体。某些非牛顿型流体的粘度随剪切速度的增加而升高(称为切力增稠现象)。非牛顿流体概略的定义为F/S的关系不为常数亦即当施予不同的剪速剪力并不随着相同比例变化或甚至同一方向。这些流体的黏度会受到不同剪速的影响。剪切增稠液体流动可以想象成流体为不同形状和大小的分子所组成当它们流经彼此亦即流动发生时需要多少力量才能移动它们将取决于它们的大小、形状及黏着性。在不同的剪速下排列的方式将会不同而且需要更多或更少的合力才能保持运动。流体的粘度会因为受到的压力或速度而变化，压力越大速度越快，粘度会增加，甚至可以成为暂时性的固体。一盆非牛顿流体，如果你将手缓慢的插入水溶液中你的手会没入其中，当你拿出来时手上会沾满溶液。可是当你用力搥打非牛顿流体时，接触面因为压力大而粘度增加，它就会“变硬”。

在本实施例中，当剪切杆20工作转动时，不停地搅动所述制动箱体内的剪切增稠液体，其始终保持较高的粘度，阻碍转子的运动直至转子完全停止，期间高效吸收转子的动能将其转化为热能，并将热能均匀的扩散在液体中，散热十分高效。

综上所述：本发明的实施例提供了一种制动装置，包括：剪切增稠液体、制动箱体、和剪切杆；所述剪切杆与轴装配并穿过所置于所述箱体内，轴通过轴承与所述箱体连接。箱体内填充有剪切增稠液体。以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种制动方式，其特征在于：利用剪切增稠液体受力粘度升高的物理特征进行减速制动,所述剪切增稠液体为自然界所有的具有受力粘度增加特征的液体。

2.如权利要求1所述的减速制动装置，其特征在于：制动装置某一结构与剪切增稠液体接触，并与剪切增稠液体做相对运动，使得所述剪切增稠液体粘度增加，所述与剪切增稠液体相接触的结构获得阻力，使之减速或者停止。

Images