基于磁流变液和形状记忆合金的楔形挤压软启动装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于磁流变液和形状记忆合金的楔形挤压软启动装置，包括主动轴和从动轴，所述主动轴上设置有磁流变液传动机构，所述磁流变液传动机构包括套在主动轴上并能够随主动轴转动的主动内圆筒、套在主动内圆筒外并能够将主动内圆筒输出的转矩传递到从动轴的从动外圆筒和能够产生磁场的励磁线圈，所述主动内圆筒和从动外圆筒两者之间形成楔形工作间隙，楔形工作间隙内装有磁流变液，所述励磁线圈产生的磁场能够作用于楔形工作间隙内的磁流变液，使主动内圆筒能够通过磁流变液带动从动外圆筒转动。本发明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；同时本发明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。
【专利说明】基于磁流变液和形状记忆合金的楔形挤压软启动装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种安装在原动机和工作机之间用于传递动力的启动装置，特别是涉及一种基于磁流变液和形状记忆合金的楔形挤压软启动装置。
[0002]
【背景技术】
[0003]传统的机械装置在启动的时候易产生机械冲击，影响机械装置的使用寿命，特别是在带负载启动的情况下，机械冲击更加明显。形状记忆合金(SMA)和磁流变液(MRfluids)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，利用其回复カ可对外做功；磁流变液是能够在外加磁场作用下，从流体变为类似固体或凝胶状态的两相悬浮液，磁流变液的变化是可逆的，液态相通常是水或有机液，而固态相通常由微米级大小的磁性颗粒组成，在外加磁场作用下，可磁极化颗粒形成偶极矩，使颗粒在平行于磁场方向形成类似链状或柱状结构，导致磁流变液的相态发生改变，磁流变液表观粘度増加，并表现出很高的屈服应力，只有当外部剪切应カ大于屈服应カ时，磁流变液才可以再次流动，磁流变液的屈服应カ随着磁场强度的増加而增加，直至达到饱和状态。
[0004]由于磁流变液在传动方面具有良好的性能，如可实现主从动件间的柔性传动，可实现高灵敏度、高精度、平稳地无极调速，易实现调速过程的遥控和自动控制等，因此近年来对磁流变液在传动方面的应用研究越来越多，但磁流变液在传动方面也存在如下缺陷: (I)磁流变液在通常条件下屈服应カ较小，不能满足传递大功率动カ的需要，研究人员发现对磁流变液沿磁场方向加载正压力可以让磁流变液产生挤压强化效应而提高磁流变液的屈服应力，从而提高其传递功率，而如何合理地应用磁流变液的挤压强化效应是目前磁流变液传动装置存在的难题；(2)磁流变液随环境温度的升高性能会下降，不能满足在不同温度环境下的工作需求，而形状记忆合金的形状记忆效应可以用于弥补磁流变液在传动方面存在的缺陷，虽然研究人员对形状记忆合金和磁流变液在传动工程领域的单独应用作了大量研究，但是对于形状记忆合金和磁流变液在传动装置中的联合应用研究还很少。
[0005]
【发明内容】
[0006]针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供ー种既能够对工作间隙内的磁流变液进行加压、又可以通过记忆合金协助传递转矩的软启动装置，保证软启动装置的传递性倉^:。
[0007]为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案:
一种基于磁流变液和形状记忆合金的楔形挤压软启动装置，包括主动轴和从动轴，所述主动轴上设置有能够将主动轴输出的转矩传递到从动轴的磁流变液传动机构，所述磁流变液传动机构包括套在主动轴上并能够随主动轴转动的主动内圆筒、套在主动内圆筒外并能够将主动内圆筒输出的转矩传递到从动轴的从动外圆筒和能够产生磁场的励磁线圈，所述主动内圆筒和从动外圆筒两者之间形成楔形工作间隙，该楔形工作间隙内装有磁流变液，所述励磁线圈产生的磁场能够作用于楔形工作间隙内的磁流变液，使主动内圆筒能够通过磁流变液带动从动外圆筒转动。
[0008]进一步，所述主动轴上设置有两个主动内圆筒，所述励磁线圈套在主动轴上，并且励磁线圈位于两个主动内圆筒之间。
[0009]进一步，所述励磁线圈的直径小于从动外圆筒的内径。
[0010]进一步，所述从动外圆筒上具有用于装填磁流变液的装液口，该装液口通过螺塞密闭。
[0011]进一步，所述主动内圆筒和主动轴上具有相互对应的穿孔，并且主动内圆筒和主动轴上具有与该穿孔连通的导流孔；所述穿孔内对称安装有两根顶杆，两根顶杆上具有相互对应的导向槽，两根顶杆之间设置有导杆，所述导杆的两端分别位于两根顶杆的导向槽内，楔形工作间隙内的磁流变液能够通过导流孔流入穿孔内，并能够推动两根顶杆运动使顶杆与从动外圆筒接合。
[0012]进一步，两根顶杆之间设置有由形状记忆合金制成的弹簧，所述弹簧套在导杆上。
[0013]进一步，两根顶杆的导向槽开口处设置有台阶，所述弹簧套在导杆上，并且弹簧的两端分别位于两根顶杆导向槽开口处的台阶上。
[0014]本发明的显著效果在于:
(I)由于主动内圆筒与从动外圆筒形成的工作间隙呈楔形，当主动内圆筒和从动外圆筒存在相对转动时，工作间隙内的磁流变液就会受到挤压而产生挤压强化效应，并且磁流变液的挤压强化效应随磁场的增大而增强，提高了软启动装置的传递功率；
(2 )当楔形工作间隙内的磁流变液受到挤压时，磁流变液通过导流孔推动顶杆运动，使顶杆与从动外圆筒接合，更利于提高软启动装置的传递功率；
(3)当温度升高使磁流变液的传递性能下降时，两顶杆之间由形状记忆合金制成的弹簧在热效应的作用下产生回复力协助推动两根顶杆运动，使顶杆与从动外圆筒接合，这样就保证了软启动装置在不同温度条件的传递性能，使软启动装置的传递性能更加可靠。
[0015]【专利附图】
【附图说明】
图1为本发明的基于磁流变液和形状记忆合金的楔形挤压软启动装置的结构示意图； 图2为图1中A-A线的剖面图。
[0016]
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
[0018]实施例1
参见图1，一种基于磁流变液和形状记忆合金的楔形挤压软启动装置，包括主动轴I和从动轴2，主动轴I上设置有能够将主动轴I输出的转矩传递到从动轴2的磁流变液传动机构，磁流变液传动机构包括两个套在主动轴I上并能够随主动轴I转动的主动内圆筒3、套在主动轴I上并位于两个主动内圆筒3之间的励磁线圈5和套在两个主动内圆筒3和励磁线圈5外的从动外圆筒4，其中，励磁线圈5的直径小于从动外圆筒4的内径，主动内圆筒3和从动外圆筒4两者之间形成楔形工作间隙6，从动外圆筒4和励磁线圈5之间的间隙与楔形工作间隙6连通，为了便于向楔形工作间隙6内装填磁流变液，从动外圆筒4上具有用于装填磁流变液的装液ロ，装液ロ通过螺塞15密闭，在装填磁流变液时，打开螺塞15，磁流变液通过装液ロ注入到从动外圆筒4和励磁线圈5之间的间隙内，然后流入主动内圆筒3和从动外圆筒4之间形成的楔形工作间隙6内；当然，为了增加对磁流变液的挤压强化效应，励磁线圈5套在主动轴I上井能够随主动轴I转动，励磁线圈5与从动外圆筒4之间的エ作间隙呈楔形，当励磁线圈5与从动外圆筒4之间存在相对转动吋，就能够增大对磁流变液的挤压；励磁线圈5在通电时能够产生磁场，并且励磁线圈5产生的磁场能够作用于楔形エ作间隙6内的磁流变液，当磁流变液固化吋，主动内圆筒3通过磁流变液带动从动外圆筒4转动。
[0019]从动轴2的端面通过螺钉固定在从动外圆筒4的左端面上，为了使软启动装置的结构更加紧凑，本实施例还包括套在主动轴I上的内端盖7和外端盖8，内端盖7通过螺钉固定在从动外圆筒4的右端面上，并且内端盖7和主动轴I之间设置有轴承，外端盖8通过螺钉固定在内端盖7上，并且外端盖8与主动轴I之间设置有油封9。值得说明的是，主动内圆筒3和从动外圆筒4采用软磁材料，内端盖7和外端盖8采用非导磁材料。
[0020]工作时，励磁线圈5通电产生磁场作用于磁流变液，使磁流变液固化，固化后的磁流变液与主动内圆筒3和从动外圆筒4的摩擦増大，当主动轴I转动时，主动轴I输出的转矩通过固化后的磁流变液传递到从动外圆筒4，再通过从动外圆筒4传递到从动轴2，从而带动从动轴2转动；当励磁线圈5产生的磁场增大时，磁流变液与主动内圆筒3和从动外圆筒4的摩擦増大，从而传递的转矩增大；当主动轴I转动时，楔形工作间隙6内的磁流变液受到挤压而产生挤压强化效应，从而提高了传递功率。
[0021]实施例2
本实施例的主动内圆筒3和主动轴I上具有相互对应的穿孔，并且主动内圆筒3和主动轴I上具有与该穿孔连通的导流孔12 ;穿孔内对称安装有两根顶杆10，顶杆10与穿孔之间设置有0型密封圈14,两根顶杆10上具有相互对应的导向槽,两根顶杆10之间设置有导杆11，导杆11的两端分别位于两根顶杆10的导向槽内，当主动内圆筒3和从动外圆筒4之间存在相对转动时，楔形工作间隙6内的磁流变液受到挤压通过导流孔12流入穿孔内，并推动两根顶杆10运动使顶杆10与从动外圆筒4接合。
[0022]在励磁线圈5不产生磁场时,主动轴I输出的转矩仅依靠顶杆10与从动外圆筒4的摩擦进行传递，因此传递转矩小，从动轴2转动缓慢；在励磁线圈5通电产生磁场时，主动轴I输出的转矩可通过磁流变液进行传递，传递的转矩増大，从动轴2的转速随磁场的増大而増大。本实施例不仅能够利用磁流变液来传递转矩，还可利用顶杆10与从动外圆筒4接合产生的摩擦来传递转矩，这样就提高了软启动装置的传递功率。
[0023]实施例3
本实施例的两根顶杆10之间设置有由形状记忆合金制成的弹簧13，弹簧13套在导杆14上，两根顶杆10的导向槽开ロ处设置有台阶，弹簧13套在导杆12上，并且弹13的两端分别位于两根顶杆10导向槽开ロ处的台阶上。当温度升高而使磁流变液传递性能下降吋，弹簧13在热效应的作用下伸长协助推动顶杆10，使顶杆10与从动外圆筒4接合，这样就保证了软启动装置在高温时的传递功率，使软启动装置的传递性能更加可靠。
[0024]最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，尽管 申请人:参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明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，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种基于磁流变液和形状记忆合金的楔形挤压软启动装置，包括主动轴和从动轴，所述主动轴上设置有能够将主动轴输出的转矩传递到从动轴的磁流变液传动机构，其特征在于，所述磁流变液传动机构包括套在主动轴上并能够随主动轴转动的主动内圆筒、套在主动内圆筒外并能够将主动内圆筒输出的转矩传递到从动轴的从动外圆筒和能够产生磁场的励磁线圈，所述主动内圆筒和从动外圆筒两者之间形成楔形工作间隙，该楔形工作间隙内装有磁流变液，所述励磁线圈产生的磁场能够作用于楔形工作间隙内的磁流变液，使主动内圆筒能够通过磁流变液带动从动外圆筒转动。
2.根据权利要求1所述的基于磁流变液和形状记忆合金的楔形挤压软启动装置，其特征在于，所述主动轴上设置有两个主动内圆筒，所述励磁线圈套在主动轴上，并且励磁线圈位于两个主动内圆筒之间。
3.根据权利要求1所述的基于磁流变液和形状记忆合金的楔形挤压软启动装置，其特征在于，所述励磁线圈的直径小于从动外圆筒的内径。
4.根据权利要求1所述的基于磁流变液和形状记忆合金的楔形挤压软启动装置，其特征在于，所述从动外圆筒上具有用于装填磁流变液的装液口，该装液口通过螺塞密闭。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的基于磁流变液和形状记忆合金的楔形挤压软启动装置，其特征在于，所述主动内圆筒和主动轴上具有相互对应的穿孔，并且主动内圆筒和主动轴上具有与该穿孔连通的导流孔；所述穿孔内对称安装有两根顶杆，两根顶杆上具有相互对应的导向槽，两根顶杆之间设置有导杆，所述导杆的两端分别位于两根顶杆的导向槽内，楔形工作间隙内的磁流变液能够通过导流孔流入穿孔内，并能够推动两根顶杆运动使顶杆与从动外圆筒接合。
6.根据权利要求5所述的基于磁流变液和形状记忆合金的楔形挤压软启动装置，其特征在于，两根顶杆之间设置有由形状记忆合金制成的弹簧，所述弹簧套在导杆上。
7.根据权利要求6所述的基于磁流变液和形状记忆合金的楔形挤压软启动装置，其特征在于，两根顶杆的导向槽开口处设置有台阶，所述弹簧套在导杆上，并且弹簧的两端分别位于两根顶杆导向槽开口处的台阶上。
【文档编号】F16H15/01GK103591234SQ201310623042
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月30日 优先权日:2013年11月30日
【发明者】黄金, 陈松, 杨岩 申请人:重庆理工大学