CN201582341U

CN201582341U - 转轴转速控制装置

Info

Publication number: CN201582341U
Application number: CN2009203161847U
Authority: CN
Inventors: 杨斌堂; 孟光
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2009-11-30
Filing date: 2009-11-30
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2019-11-30

Abstract

一种机械技术领域的转轴转速控制装置，包括：主转轴、壳体、第一磁体、第二磁体和若干组螺旋叶片、变液箱壳和箱壳盖板，其中：主转轴位于壳体中部，螺旋叶片固定设置于主转轴上，变液箱壳和箱壳盖板分别设置于主转轴上并位于螺旋叶片的两侧，变液箱壳和箱壳盖板之间设有磁流变液，第一磁体和第二磁体分别位于主转轴上并对称设置。本实用新型无需电源，结构简单、部件少、体积小可以便利控制转轴类机械系统的转轴转速和转动效果的装置。具有转轴转速调节方便、结构紧凑、部件少，振动小、安全感好等优点。

Description

转轴转速控制装置

技术领域

本实用新型涉及的是一种机械技术领域的装置，具体是一种转轴转速控制装置。

背景技术

近些年来，电、磁流变材料领域发展迅速，这些材料可用于精密减振器、联轴器、刹车机构等。这些材料由于具有在外部电场或磁场激励下能够产生流固耦合的变化而能够因此设计和制造一些既具有流体特性又可以具有固态特性的变阻尼变刚度装置，受到业内人士愈来愈广泛的重视。然而，由于电磁流变液的流固变化过程往往需要强电、磁场激励才可以实现，所以在实施激励时通常需要施加高压电场或大电流电磁场。所以截至目前，人们通常认为基于磁流变液流固耦合的功能装置在转轴限速和转速控制方面不适合。

经对现有技术的文献检索，中国专利文献号CN101269258记载了一种“高楼逃生装置”中，其转轴转速限制和控制机构采用齿轮传动和多齿轮啮合的系统结构。其中：左、右链轮均固装在转轴(1)上，左、右链轮上分别装有左、右链环，左、右链环上等间距水平固装有一组横杠(6)，转轴(1)的左、右两端分别固装有左、右主动伞齿轮，左、右从动伞齿轮分别固装在左、右立轴上，左主、从伞齿轮相啮合，右主、从伞齿轮相啮合，左、右从动伞齿轮上方的左、右立轴上分别固装有左、右转盘，左、右转盘下端面的外边缘的圆周方向均布多个左、右立杆。这种机构存在设计和结构环节多、整体结构复杂、机械传递环节繁琐。这种不利之处主要是其没有具备一种高效和便利的转轴转动控制装置。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的上述不足，提供一种转轴转速控制装置，利用永磁场激励，无需电源，结构简单、部件少、体积小可以便利控制转轴类机械系统的转轴转速和转动效果的装置。具有转轴转速调节方便、结构紧凑、部件少，振动小、安全感好等优点。

本实用新型是通过以下两种技术方案实现的，本实用新型包括：主转轴、壳体、第一磁体、第二磁体和若干组螺旋叶片、变液箱壳和箱壳盖板，其中：主转轴位于壳体中部，螺旋叶片固定设置于主转轴上，变液箱壳和箱壳盖板分别设置于主转轴上并位于螺旋叶片的两侧，变液箱壳和箱壳盖板之间设有磁流变液，第一磁体和第二磁体分别位于主转轴上并对称设置。

所述的壳体为变阻力箱或柔性壳体；所述的柔性壳体包括：弹性外壳和刚性支撑，其中：刚性支撑的一端与弹性外壳相连接，另一端与第一磁体、第二磁体、变液箱壳或箱壳盖板相连接。

所述的第一磁体与主转轴的相接触的位置以及第二磁体与主转轴的相接触的位置均设有螺纹套管。

所述的螺旋叶片、变液箱壳和箱壳盖板的个数相匹配：

当所述转轴转速控制装置设有1个螺旋叶片时，该螺旋叶片固定设置于主转轴中部，第一磁体和第二磁体分别固定设置于螺旋叶片的对称两侧；

当所述转轴转速控制装置设有2个螺旋叶片时，该2个螺旋叶片以主转轴中部为对称中心分设于两侧，第一磁体和第二磁体分别固定设置于2个螺旋叶片的对称内侧；

所述的第一磁体和第二磁体为永磁体、电磁线圈或电磁体中的任一一种且不同时为导磁体。

结构简单，体积小、重量较轻、无需复杂的机械减速传动机构。目前，利用机械传动减速机构实现变速传动，一般需要多个齿轮副的组合才能实现所需减速比传动，齿轮尺寸形式和数量多，相应机械结构复杂。而本实用新型充分利用了磁流变液体的流固变化特性，通过在变化磁场的激励下只用一个磁流变体的变化阻尼就直接实现了变速转动。

附图说明

图1为实施例1局部结构示意图。

图2为实施例2局部结构示意图。

图3为实施例3结构示意图。

图4为实施例3工作状态示意图。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1所示，本实施例包括：主转轴1、箱体3、螺旋叶片4、左螺纹套管5、右螺纹套管6、变液箱壳7、箱壳盖板8、第一磁体9、第二磁体10、变阻力箱盖板11，其中：变液箱壳7与箱体3的内壁固定连接，箱壳盖板8与变液箱壳7密封连接，变阻力箱盖板11与箱体3固定连接，螺旋叶片4位于变液箱壳7中且与主转轴1固定连接，左螺纹套管5和右螺纹套管6分别与主转轴1的相连接组成第一丝杠丝杆机构和第二丝杠丝杆机构，左螺纹套管5与第一磁体9固定连接，右螺纹套管6与第二磁体10固定连接。变液箱壳7内设有磁流变液12。

所述的第一磁体9或第二磁体10中的一个为永磁体、电磁体或导磁体中的任意一种，另一个为永磁体或电磁体中的任意一种。

所述的第一丝杠丝杆机构和第二丝杠丝杆机构上设有相反方向的螺纹或仅其一上设有螺纹。

所述的主转轴1与变阻力箱相2接触的位置分别设有密封轴承13。

本实用新型工作时：主转轴1旋转，该旋转过程致使第一和第二副丝杠丝杆传动机构作用，最终带动第一磁体9和第二磁体10逐渐靠近变液箱壳7，并使其中的磁流变液12受到由弱到强的磁强激励过程。由于，变液箱壳7中的磁流变液12具有随外部磁场激励逐渐增强而由液态转变为流固耦合态以至于当磁场足够强时而变为固态的特性，这样在变液箱壳7里被包裹在磁流变液12之中的螺旋叶片4，随着磁流变液12的流固阻尼状态的变化，也随之产生一个由快速转动到慢速转动以至于停止不动的过程。因此主转轴1受到所固连的螺旋叶片4的阻碍而减缓转速甚至停止转动。

实施例2

如图2所示，本实施例设有两组螺旋叶片4、变液箱壳7和箱壳盖板8，其中，两个变液箱壳7分别固定设置于框架箱14的两侧且主转轴1分别与两个变液箱壳7通过密封轴承13连接。第一磁体9和第二磁体10在框架箱14中通过与在主转轴1上的左螺纹套管5、右螺纹套管6的推动而产生逐渐靠近变液箱壳7，并使其中的磁流变液12受到由弱到强的磁激励过程，最终致使主转轴1转动到得到控制。

实施例3

如图3和图4所示，本实施例包括：主转轴1、变液箱壳7、箱壳盖板8、磁流变液12、螺旋叶片4、弹性外壳16、第一磁体9、第二磁体10、刚性支撑17，其中：主转轴1穿过弹性外壳16并且弹性外壳16与主转轴1滑动接触；螺旋叶片4位于变液箱壳7中且与主转轴1固定连接；主转轴1与变液箱壳7接触的位置分别设有密封轴承13；变液箱壳7内设有磁流变液12。第一磁体9、第二磁体10分别与弹性外壳16在主转轴1方向上的两个端部通过刚性支撑17刚性连接，并且主转轴1穿过第一磁体9、第二磁体10。第一磁体9、第二磁体10与主转轴1之间滑动连接。

本实施例在工作时：主转轴1受到所固连的螺旋叶片4的阻碍而减缓转速甚至停止转动的原理与第一种技术方案相同，只是技术方案二的本实施例实现第一磁体9和第二磁体10逐渐靠近变液箱壳7，使磁流变液12产生作用是通过在弹性外壳16上与主转轴1垂直方向的端部施加拉力而伸长，导致弹性外壳16在与主转轴1轴向产生相应收缩；此时该收缩力将推动刚性支撑17进而推动第一磁体9、第二磁体10向变液箱壳7靠近，最终实现主转轴1转动控制效果。在撤销外部拉伸力作用时，弹性外壳16弹性恢复，带动第一磁体9和第二磁体10复位。

对于以上各实施例，在它们结构不变的情况下，第一磁体9和第二磁体10都是永磁体的情形还可以改变成如下几种组合形式之一：

1)第一磁体9是永磁体，第二磁体10是电磁体或电磁线圈；

2)第一磁体9是永磁体，第二磁体10是导磁体；

3)第一磁体9是电磁体或电磁线圈，第二磁体10是电磁体或电磁线圈；

4)第一磁体9是电磁体或电磁线圈，第二磁体10是导磁体；

对于这种情形，每一个使用到的电磁体(或配对出现的电磁体)均需配备一个电源或蓄电器。这种情形虽不利于便携，但是由于电磁场的强弱可以通过施加在电磁体上的电流强度进行控制，而使的加载在磁流变体上的磁场以电磁场和/或永磁多种复合形式出现。磁场强度可以更大，调节变化更便利。

另外，由于电磁体的加入，对于实施例的情形，相应转轴的速度可以通过电信号更加方便控制。

由于电磁体电流可以正反向加载，所以电磁体的磁场可以方便形成与其配对磁体的磁场相同加强和相反减弱磁场强度的效果，对于控制整个装置的阻力效果及下降速度起到便利作用。特别是对于当磁流变体在磁场作用下完全固化后而使转轴不易反向旋转复位时，可以通过电磁体产生相反磁场，来抵消另一个配对出现的磁体作用在磁流变体的磁场，而是磁流变体“稀释”，以便复位。

对于采用导磁体替代永磁体或电磁体的情形，导磁体只能替代第一磁体9(电磁体或永磁体)或第二磁体10(电磁体或永磁体)其中之一，此时导磁体只是通过改善磁路磁导率起到加强磁场强度的效果。

Claims

1.一种转轴转速控制装置，包括：主转轴、壳体、第一磁体、第二磁体和若干组螺旋叶片、变液箱壳和箱壳盖板，其特征在于：主转轴位于壳体中部，螺旋叶片固定设置于主转轴上，变液箱壳和箱壳盖板分别设置于主转轴上并位于螺旋叶片的两侧，变液箱壳和箱壳盖板之间设有磁流变液，第一磁体和第二磁体分别位于主转轴上并对称设置。

2.根据权利要求1所述的转轴转速控制装置，其特征是，所述的壳体为变阻力箱或柔性壳体。

3.根据权利要求2所述的转轴转速控制装置，其特征是，所述的柔性壳体包括：弹性外壳和刚性支撑，其中：刚性支撑的一端与弹性外壳相连接，另一端与第一磁体、第二磁体、变液箱壳或箱壳盖板相连接。

4.根据权利要求1所述的转轴转速控制装置，其特征是，所述的第一磁体与主转轴的相接触的位置以及第二磁体与主转轴的相接触的位置均设有螺纹套管。

5.根据权利要求1所述的转轴转速控制装置，其特征是，所述的螺旋叶片、变液箱壳和箱壳盖板的个数相匹配。

6.根据权利要求1或5所述的转轴转速控制装置，其特征是，所述的螺旋叶片共1个，该螺旋叶片固定设置于主转轴中部，第一磁体和第二磁体分别固定设置于螺旋叶片的对称两侧。

7.根据权利要求1或5所述的转轴转速控制装置，其特征是，所述的螺旋叶片共2个，该2个螺旋叶片以主转轴中部为对称中心分设于两侧，第一磁体和第二磁体分别固定设置于2个螺旋叶片的对称内侧。

8.根据权利要求1所述的转轴转速控制装置，其特征是，所述的第一磁体和第二磁体为永磁体、电磁线圈或电磁体中的任一一种且不同时为导磁体。