基于挤压强化技术的盘式磁流变传动装置的传力特性分析

• 作 者: 杨晶
• 出 处: 重庆理工大学
• 发表日期: 2020年01期
• 关键词: 磁流变液 挤压强化 传动装置 传递转矩 滑差功率

针对磁流变液的磁化饱和性导致磁流变液的剪切屈服应力和磁流变传动装置的传递转矩不足、由滑差造成的高温导致磁流变液的载液粘性下降进而使得磁流变液的工作性能下降甚至失效的问题,本文根据挤压强化效应下磁流变液的剪切屈服应力显著增加的特点,设计了一种基于挤压强化技术的盘式磁流变传动装置,并对该装置进行传力和滑差特性方面的研究。本文的主要研究工作如下:(1)基于磁偶极子理论和磁流变液链化时的典型微观结构模型,在考虑磁性颗粒所受的磁场力、体积排斥力和载液粘性阻力的条件下,对已有的磁流变液剪切屈服应力微观模型进行了优化。根据磁流变液微观结构的变化对其典型微观结构模型进行了改进,并结合赫兹接触理论建立了磁流变液的滑差功率模型。探讨了磁场强度、颗粒体积分数、剪切应变以及剪切应变率等主要控制因素对磁流变液剪切屈服应力和滑差功率的影响。(2)分析了圆筒式和圆盘式磁流变传动装置的基本结构及其工作原理,并推导了相应的传递转矩的表达式,经过对比分析本文采用了圆盘式作为磁流变传动装置的基本形式。进行了基于挤压强化技术的盘式磁流变传动装置的整体结构设计,并对其主要结构参数、密封方式、磁路等进行了详细的设计与分析。(3)对所设计的基于挤压强化技术的盘式磁流变传动装置进行了传动性能的分析,探讨了电流、磁流变液工作间隙宽度、磁通面积等对磁流变传动装置磁路的影响,并根据磁场分析结果对磁路结构进行了优化。基于传热学理论建立了磁流变液的基本传热方程,确定了磁流变液在类固体状态下的弹性模量、泊松比和热膨胀系数,对优化后的磁流变传动装置进行了热结构分析,探讨了电流、滑差、散热等对磁流变传动装置温度和结构的影响。(4)分析了挤压强化效应下盘式磁流变传动装置的传递转矩,并探讨了挤压应力和电流对磁流变传动装置的传递转矩的影响。分析了挤压强化效应下盘式磁流变传动装置的滑差功率,并探讨了挤压应力和滑差对磁流变传动装置的滑差功率的影响。研究了磁流变液在不同工作时长和适宜工作温度下的最大滑差功率,分析了滑差效应下基于挤压强化技术的盘式磁流变传动装置的传递转矩,结果表明,相比于无挤压状况,本文所设计的基于挤压强化技术的盘式磁流变传动装置不但能保证工作性能稳定,且传递转矩显著提升。