CN214092796U - 热挤压磁流变与离心滑块摩擦离合器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种热挤压磁流变与离心滑块摩擦离合器，包括主动轴、从动轴以及传动壳体，所述主动轴位于从动壳体内的部分扩大形成传动段；在传动段中部分布有数个容置槽，在容置槽内设有摩擦滑块，且摩擦滑块上设有摩擦形状记忆合金弹簧；在容置槽的两侧设有摩擦密封环，在摩擦滑块外端、从动圆筒以及两摩擦密封环之间填充有磁流变液；在传动段的两端分别设有挤压盘，该挤压盘设有数根导向杆，在传动段上设有导向槽；在导向杆与导向槽之间设有挤压形状记忆合金弹簧；在挤压盘与左端盖和右端盖之间也填充有磁流变液。本实用新型能够利减少温度过高对磁流变液的影响，有效提升传动装置的传动性能，保证转矩传递的稳定性；并降低能源浪费。

Description

热挤压磁流变与离心滑块摩擦离合器

技术领域

本实用新型涉及动力传动技术领域，尤其涉及一种热挤压磁流变与离心滑块摩擦离合器。

背景技术

磁流变液作为一种形态和性能受外加磁场约束和控制的固液两相智能材料，是由微米级的磁性颗粒均匀分布于基础液和表面活性剂中形成的特殊非胶性悬浮液体。其优异的性能表现在外部磁场的作用下，磁流变流体在毫秒间完成从液态到粘塑性体的可逆转变。在磁感应强度增大过程中，这些流体的表观粘度可以表现出几个数量级的变化，具有一定的剪切屈服强度，并且可由外加磁场连续控制。形状记忆合金是新型智能材料，具有一定初始形状的形状记忆合金在一定条件下进行一定程度的变形之后，通过适当地改变温度又会发生逆变形，使材料恢复成初始形状，在形状恢复的过程中，形状记忆合金若受到约束就会产生很大的回复力，利用其回复力可对外做功；

基于磁流变液控制连续、转变可逆、响应迅速的优异的性能，使其在传动装置领域具有广阔的应用场景。如CN103603891A公开的“多片式磁流变液电磁离合器”，它采用多片式结构，利用磁流变液作为介质充满电磁离合器的多个主、从动摩擦片间的间隙，形成多个磁流变液工作环面，间隙磁场强度大，分布合理，传递力矩大，结构紧凑、刚性比较好，安装维护方便；结构简单，可靠性高，传动平稳，适用于各种中小型自动化设备和伺服传动装置。如CN102278446A公开的“一种磁流变液软启动装置”，该装置启动时先通过磁流变液介质传递力矩,当启动平稳后再平稳过渡到齿轮传动；既解决了硬启动的冲击问题,特别是带负载启动的难题,又保证了在启动平稳以后传动的可靠性。如CN110360248A公开的“一种可回收结构运动能量的磁流变制动器”，它以制动轴带动转子磁轭及永磁体旋转时，产生与定子绕组切割的旋转磁场，在定子绕组中产生可以向外输出的感应电流。该磁流变制动器不仅可以回收结构运动能量，而且结构紧凑，适用限制小。如CN103591234A公开的“基于磁流变液和形状记忆合金的楔形挤压软启动装置”，该装置利用了磁流变液的挤压强化效应，提高了软启动装置的传递功率；同时通过记忆合金协助传递转矩，使软启动装置的传递性能更加可靠。

以上专利，利用挤压磁流变液使装置传递转矩增大，或利用离心衔铁瓦的摩擦力增大装置传递的转矩，或利用结构堆叠增大传递的转矩；但任然无法克服磁流变液传递转矩有限；不能有效弥补因温度升高，磁流变液性能下降，导致的传递转矩下降的问题；不能根据转速自动适应性地进行转矩传递。同时，传动装置发热而转化为的能量直接被舍弃，造成了能源的浪费，同时也会使传动装置的传动效率降低，而形状记忆合金的形状记忆效应能够用于弥补温升带来的磁流变液性能下降，也能吸收利用传动装置产生的热能。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的在于解决磁流变液传递转矩有限，随温度升高性能下降，稳定性差，不能根据转速自动适应性地进行转矩传递，传动效率降低，并造成能源浪费的问题，提供一种热挤压磁流变与离心滑块摩擦离合器，能够利减少温度过高对磁流变液的影响，同时形状记忆合金弹簧产生的挤压力使磁流变液产生挤压强化效应，有效提升传动装置的传动性能，保证转矩传递的稳定性；并且，励磁线圈产生的热量传导至形状记忆合金弹簧，通过形状记忆合金的温度形状记忆效应产生挤压力对外产生作用，从而充分转化利用热能，降低能源浪费。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是这样的：一种热挤压磁流变与离心滑块摩擦离合器，包括主动轴、从动轴以及传动壳体，所述传动壳体包括依次相连的左端盖、从动圆筒以及右端盖；所述主动轴穿过右端盖后伸入壳体内，并通过轴承与左端盖和右端盖相连，且主动轴位于从动壳体内的部分扩大形成传动段；所述从动轴与左端盖固定连接；在传动段靠近两端处分别设有绕其一周的线圈槽，在两线圈槽内分别绕设有一励磁线圈；其特征在于：在传动段中部绕其一周分布有数个容置槽，所述容置槽的深度方向与传动段的径向一致，该容置槽的断面呈T型，其外端直径大于里端直径；在容置槽内设有形状与其相对应的摩擦滑块，该摩擦滑块与传动段滑动配合相连，且摩擦滑块的小径段上套设有摩擦形状记忆合金弹簧，该摩擦形状记忆合金弹簧的一端与容置槽的槽底相连，另一端与摩擦滑块的外端相连；在容置槽的两侧分别设有一绕传动段一周的摩擦密封环；

在传动段的两端与左端盖和右端盖之间分别设有一挤压盘，所述挤压盘套设在主动轴上，并能沿主动轴移动，且当挤压盘与传动段贴合时，挤压盘对应与左端盖和右端盖之间均具有间隙；该挤压盘靠近传动段的一侧绕其一周设有数根导向杆，在传动段上，对应导向杆的位置设有导向槽，所述导向杆的一端与挤压盘相连，另一端伸入导向槽内，并与传动段滑动配合相连；在导向杆与导向槽之间设有挤压形状记忆合金弹簧；在靠近左端盖的挤压盘与左端盖之间以及靠近右端盖的挤压盘与右端盖之间的间隙内填充有磁流变液。

进一步地，所述摩擦密封环的内侧与传动段固定连接，外侧与从动圆筒的内壁紧贴。

进一步地，在主动轴上沿其轴向开设有导热孔，所述导热孔的右端贯穿主动轴的右端，左端延伸至传动段的中部；各容置槽的槽底通过第一传热孔与导热孔相连通，各导向槽的槽底通过第二传热孔与容置槽相连通。

进一步地，在主动轴上设有电刷滑环，所述励磁线圈的两端通过导线与该电刷滑环相连，其中，所述导线的一端与电刷滑环相连，另一端穿过第二传热孔、第一传热孔以及导热孔后与电刷滑环相连。

进一步地，在左端盖和右端盖上分别设有一注液孔，在注液孔上配合设有注液螺塞。

进一步地，在摩擦滑块与容置槽侧壁之间设有密封圈。

进一步地，在左端盖的外侧设有闷盖，所述闷盖与左端盖固定连接，并将左端盖封闭，所述从动轴与该闷盖固定连接；在右端盖的外侧设有透盖，该透盖套设在主动轴上，并与右端盖固定连接，在透盖与主动轴之间设有毛毡圈。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

1、将摩擦传动与磁流变剪切传动相结合，能传递更大的转矩；在高温下，形状记忆合金弹簧所产生的压紧力也能弥补装置传递转矩下降的部分，从而大大提高转矩传递的可靠性和稳定性。

2、励磁线圈发热所产生的热量传递给摩擦形状记忆合金弹簧，使摩擦形状记忆合金弹簧推动摩擦滑块，增强了摩擦滑块对圆筒壳体内壁的摩擦力，进一步的提高了传动装置转矩传递，从而保证了高温工作条件下传动装置工作稳定性。

3、励磁线圈发热产生的热量传递给挤压形状记忆合金弹簧，挤压形状记忆合金弹簧推动挤压盘，挤压盘挤压磁流变液使磁流变液产生挤压强化现象，通过对固化的磁流变液进行挤压可以显著的提升磁流变液的剪切屈服应力；随着温度继续上升，挤压形状记忆合金弹簧对磁流变液的挤压力也越大，磁流变液的挤压强化更加明显，温度越高，传动装置所传递的转矩就越大，这样就进一步地补偿因温度上升磁流变液性能下降而损失的转矩，从而进一步保证制动的可靠性和稳定性。

4、将励磁线圈产生的热量传递至形状记忆合金弹簧，从而将线圈耗散的热能利用形状记忆合金转化为机械能，减少了温度过高使磁流变液性能衰减，增强了高温工况下传动装置的传动性能，并且充分转化利用了热能，减少了能源浪费；并且转矩的传递，根据温度进行自动调节，从而大大提高转矩传递的有效性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为图1沿A—A向的剖视图。

图中：1—主动轴，2—从动轴，3—左端盖，4—从动圆筒，5—右端盖，6—传动段，7—励磁线圈，8—摩擦滑块，9—摩擦形状记忆合金弹簧，10—摩擦密封环，11—挤压盘，12—导向杆，13—挤压形状记忆合金弹簧，14—磁流变液，15—导热孔，16—电刷滑环，17—注液螺塞，18—闷盖，19—透盖。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例：参见图1、图2，一种热挤压磁流变与离心滑块摩擦离合器，包括主动轴1、从动轴2以及传动壳体。所述传动壳体包括依次相连的左端盖3、从动圆筒4以及右端盖5；其中，左端盖3和右端盖5均通过连接螺钉与从动圆筒4固定连接，左端盖3和右端盖5的中部分别设有一轴承孔，所述轴承孔与从动圆筒4同轴心线设置。所述主动轴1穿过右端盖5后伸入壳体内，并通过轴承与左端盖3和右端盖5相连，且主动轴1位于从动壳体内的部分扩大形成传动段6；所述从动轴2与左端盖3固定连接；所述轴承安装于左端盖3和右端盖5的轴承孔内；在轴承的内侧与主动轴1之间以及轴承的外侧与轴承孔的孔壁之间均设有密封圈。具体实施时，在左端盖3的外侧设有闷盖18，所述闷盖18与左端盖3固定连接，并将左端盖3封闭，所述从动轴2与该闷盖18固定连接；在右端盖5的外侧设有透盖19，该透盖19套设在主动轴1上，并与右端盖5固定连接，在透盖19与主动轴1之间设有毛毡圈。

在传动段6靠近两端处分别设有绕其一周的线圈槽，在两线圈槽内分别绕设有一励磁线圈7。在传动段6中部绕其一周分布有数个容置槽，所述容置槽的深度方向与传动段6的径向一致，该容置槽的断面呈T型，其外端直径大于里端直径。在容置槽内设有形状与其相对应的摩擦滑块8，该摩擦滑块8与传动段6（容置槽的侧壁）滑动配合相连，且摩擦滑块8的小径段上套设有摩擦形状记忆合金弹簧9，该摩擦形状记忆合金弹簧9的一端与容置槽的槽底相连，另一端与摩擦滑块8的外端相连；初始状态时，摩擦滑块8与从动圆筒4之间具有间隙，在摩擦形状记忆合金的作用下，摩擦滑块8能沿传动段6的径向移动。在容置槽的两侧分别设有一绕传动段6一周的摩擦密封环10，在摩擦滑块8与容置槽侧壁之间设有密封圈，从而使密封效果更好，避免磁流变液14泄漏。其中，所述摩擦密封环10的内侧与传动段6固定连接，外侧与从动圆筒4的内壁紧贴；从而使装配更加方便，并且密封效果更好。

在传动段6的两端与左端盖3和右端盖5之间分别设有一挤压盘11，所述挤压盘11套设在主动轴1上，并能沿主动轴1移动，且当挤压盘11与传动段6贴合时，挤压盘11对应与左端盖3和右端盖5之间均具有间隙。该挤压盘11靠近传动段6的一侧绕其一周设有数根导向杆12。在传动段6上，对应导向杆12的位置设有导向槽，所述导向杆12的一端与挤压盘11相连，另一端伸入导向槽内，并与传动段6（导向槽的侧壁）滑动配合相连。在导向杆12与导向槽之间设有挤压形状记忆合金弹簧13；在挤压形状记忆合金弹簧13的作用下，挤压盘11能够沿主动轴1的轴向移动。在靠近左端盖3的挤压盘11与左端盖3之间以及靠近右端盖5的挤压盘11与右端盖5之间的间隙内填充有磁流变液14。在左端盖3和右端盖5上分别设有一注液孔，在注液孔上配合设有注液螺塞17；从而便于磁流变液14的加注。

在主动轴1上沿其轴向开设有导热孔15，所述导热孔15的右端贯穿主动轴1的右端，左端延伸至传动段6的中部。各容置槽的槽底通过第一传热孔与导热孔15相连通，各导向槽的槽底通过第二传热孔与容置槽相连通。实际制作时，与两挤压盘11相连的导向杆12的数量及位置均与容置槽的数量及位置一致，这样每个导向槽分别于一容置槽相连通，从而使传热效果更好。作为优化，线圈槽的槽底通过第三传热孔与导向槽相连通，从而使励磁线圈7散发的热量能够快速作用于形状记忆合金弹簧。

在主动轴1上设有电刷滑环16，所述励磁线圈7的两端通过导线与该电刷滑环16相连，其中，所述导线的一端与电刷滑环16相连，另一端穿过第三传热孔、第二传热孔、第一传热孔以及导热孔15后与电刷滑环16相连。

工作过程中，

1.初始状态下，主动轴1在原动机的驱动下转动，励磁线圈7未通电时，磁流变液14中的磁性颗粒在基础液中处于自由状态状态，依靠磁流变液14零磁场下的粘性转矩不能带动从动轴2转动，温度小于60℃下，形状记忆合金弹簧未产生驱动力，传动装置处于分离状态。

2．当励磁线圈7通电，励磁线圈7产生的磁通穿过磁流变液14，磁流变液14中的磁性颗粒沿磁通方向排列成链状结构，依靠此链状结构的剪切应力所传递的转矩能带动传动壳体和从动轴2转动；并且磁场强度受电流控制，随磁场强度增大磁流变液14链化程度更加显著，当磁流变液14达到磁饱和时，磁流变液14所能传递的转矩达到最大值。同时，摩擦滑块8在离心力作用下，增大了压紧力，提升了传动装置传动性能。

3．在持续传动过程中，传动装置中磁流变液14的工作温度逐渐上升，上升到某一温度（如60℃）时，磁流变液14中磁性颗粒组成的磁链结构稳定性开始下降，传动性能也下降，随温度的升高，下降越显著。但此时，摩擦形状记忆合金弹簧9和挤压形状记忆合金弹簧13在热能驱动下产生形状记忆效应，挤压形状记忆合金弹簧13推动挤压盘11向外移动，进而使挤压盘11对磁流变液14形成挤压，通过磁流变液14的挤压强化，磁流变液14能够克服磁饱和引起的剪切屈服应力增长停滞，能够有效的提升磁流变液14的剪切屈服应力，从而进一步提升传动装置的传动性能；同时，摩擦形状记忆合金弹簧9推动摩擦滑块8向外移动与从动圆筒4进一步挤压，使两者之间的摩擦力增大，从而增大摩擦转矩，进一步提升传动装置的传动性能。该过程中，整个装置产生的热量（励磁线圈7产生的热量）通过导热孔15和传热孔能够快速的传导给压紧形状记忆合金弹簧和挤压形状记忆合金弹簧13，从而大大提高形状记忆合金的相应效率。

另外，在整个过程中，转矩的传递，根据温度进行自动调节，从而大大提高转矩传递的有效性。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种热挤压磁流变与离心滑块摩擦离合器，包括主动轴、从动轴以及传动壳体，所述传动壳体包括依次相连的左端盖、从动圆筒以及右端盖；所述主动轴穿过右端盖后伸入壳体内，并通过轴承与左端盖和右端盖相连，且主动轴位于从动壳体内的部分扩大形成传动段；所述从动轴与左端盖固定连接；在传动段靠近两端处分别设有绕其一周的线圈槽，在两线圈槽内分别绕设有一励磁线圈；其特征在于：在传动段中部绕其一周分布有数个容置槽，所述容置槽的深度方向与传动段的径向一致，该容置槽的断面呈T型，其外端直径大于里端直径；在容置槽内设有形状与其相对应的摩擦滑块，该摩擦滑块与传动段滑动配合相连，且摩擦滑块的小径段上套设有摩擦形状记忆合金弹簧，该摩擦形状记忆合金弹簧的一端与容置槽的槽底相连，另一端与摩擦滑块的外端相连；在容置槽的两侧分别设有一绕传动段一周的摩擦密封环；

在传动段的两端与左端盖和右端盖之间分别设有一挤压盘，所述挤压盘套设在主动轴上，并能沿主动轴移动，且当挤压盘与传动段贴合时，挤压盘对应与左端盖和右端盖之间均具有间隙；该挤压盘靠近传动段的一侧绕其一周设有数根导向杆，在传动段上，对应导向杆的位置设有导向槽，所述导向杆的一端与挤压盘相连，另一端伸入导向槽内，并与传动段滑动配合相连；在导向杆与导向槽之间设有挤压形状记忆合金弹簧；在靠近左端盖的挤压盘与左端盖之间以及靠近右端盖的挤压盘与右端盖之间的间隙内填充有磁流变液。

2.根据权利要求1所述的热挤压磁流变与离心滑块摩擦离合器，其特征在于：所述摩擦密封环的内侧与传动段固定连接，外侧与从动圆筒的内壁紧贴。

3.根据权利要求1所述的热挤压磁流变与离心滑块摩擦离合器，其特征在于：在主动轴上沿其轴向开设有导热孔，所述导热孔的右端贯穿主动轴的右端，左端延伸至传动段的中部；各容置槽的槽底通过第一传热孔与导热孔相连通，各导向槽的槽底通过第二传热孔与容置槽相连通。

4.根据权利要求3所述的热挤压磁流变与离心滑块摩擦离合器，其特征在于：在主动轴上设有电刷滑环，所述励磁线圈的两端通过导线与该电刷滑环相连，其中，所述导线的一端与电刷滑环相连，另一端穿过第二传热孔、第一传热孔以及导热孔后与电刷滑环相连。

5.根据权利要求1所述的热挤压磁流变与离心滑块摩擦离合器，其特征在于：在左端盖和右端盖上分别设有一注液孔，在注液孔上配合设有注液螺塞。

6.根据权利要求1所述的热挤压磁流变与离心滑块摩擦离合器，其特征在于：在摩擦滑块与容置槽侧壁之间设有密封圈。

7.根据权利要求1所述的热挤压磁流变与离心滑块摩擦离合器，其特征在于：在左端盖的外侧设有闷盖，所述闷盖与左端盖固定连接，并将左端盖封闭，所述从动轴与该闷盖固定连接；在右端盖的外侧设有透盖，该透盖套设在主动轴上，并与右端盖固定连接，在透盖与主动轴之间设有毛毡圈。

Images