阅读说明：本技术 大功率力矩可调盘式磁流变液联轴器 (High-power moment-adjustable disc type magnetorheological fluid coupling ) 是由 孙晖 王贡献 赵章焰 宋红玖 李先华 韦浩 胡勇 袁建明 余彬彬 于 2020-05-20 设计创作，主要内容包括：公开了一种大功率力矩可调盘式磁流变液联轴器,包括：轴套(4)；输入轴(3)和输出轴(11),输入轴位于轴套内；轴承(1),位于轴套与输入轴之间；多个主动盘(12),相邻的主动盘之间设有内隔磁环(13),主动盘外径大于内隔磁环外径,主动盘、内隔磁环和输入轴同轴固定连接,主动盘外套有外隔磁环(7)；多个从动盘(6),套在主动盘之间的内隔磁环上,从动盘与主动盘之间的间隙内具有磁流变液(10),从动盘、外隔磁环、轴套的凸缘和输出轴固定连接；励磁线圈(9),沿着外隔磁环和从动盘构成的圆盘结构周向分布；以及控制系统,控制励磁线圈的电流。本公开实现极限传递力矩保护以及最大传递力矩可调功能。(Disclosed is a high-power moment adjustable disc type magnetorheological fluid coupling, which comprises: a shaft sleeve (4); the input shaft (3) and the output shaft (11), the input shaft is positioned in the shaft sleeve; the bearing (1) is positioned between the shaft sleeve and the input shaft; the driving device comprises a plurality of driving discs (12), wherein inner isolation magnetic rings (13) are arranged between adjacent driving discs, the outer diameter of each driving disc is larger than that of each inner isolation magnetic ring, the driving discs, the inner isolation magnetic rings and an input shaft are coaxially and fixedly connected, and outer isolation magnetic rings (7) are sleeved outside the driving discs; the driven discs (6) are sleeved on the inner magnetic isolation ring between the driving discs, magnetorheological fluid (10) is arranged in gaps between the driven discs and the driving discs, and the driven discs, the outer magnetic isolation ring, and flanges of the shaft sleeves are fixedly connected with the output shaft; the excitation coils (9) are distributed along the circumferential direction of a disc structure formed by the outer magnetism isolating ring and the driven disc; and a control system that controls the current of the exciting coil. The method and the device realize the functions of limiting transmission torque protection and adjusting the maximum transmission torque.)

大功率力矩可调盘式磁流变液联轴器

技术领域

本公开涉及联轴器，具体涉及一种大功率力矩可调盘式磁流变液联轴器。

背景技术

联轴器是机械传动系统中最为通用零部件之一。大型机械设备工作过程中经常承受冲击、过载等复杂载荷，往往造成动力设备破坏或疲劳损伤。传统的联轴器通过选择不同的减振材料或者改变结构来应对各种工况，非常规扭矩传递装置通过引入液体或者磁场介质以起到控制输出扭矩及阻尼的作用。但是前者不能达到对传动系统控制目的；而后者在尺寸重量与工作性能之间出现了难以调和的矛盾，并存在漏油、效率低下、维护成本高，以及液偶动平衡问题导致减速机高速轴断轴，系统过载时液偶喷油造成污染等问题。

磁流变联轴器引入磁流变液作为传动介质，依靠传动界面间磁流变液的剪切作用来传递动力，通过控制外加磁场强度可以连续改变磁流变液的剪切应力，从而实现传递扭矩和转速的无级调节。当出现超载时，转子与定子进行滑差运动，实现限矩保护。近几年对这一新兴智能材料的研究大大推动了磁流变液在机械传动工程领域的应用与发展。

目前磁流变液传动装置运用的机理模型较为单一，局限于小扭矩小功率传动系统中，无法有效解决大扭矩传递与装置轻量化小型化的矛盾。在不改变磁流变扭矩传递装置的尺寸大小及结构形式时，其扭矩传递性能有效的提升难以满足不同的工况。在结构形式以及安装方式上与普通联轴器有着很大的区别，但是在装置的供电电源的布置方面并没有合适的方案以应对实际工程需要。

发明内容

本公开的至少一个实施例提供一种大功率力矩可调盘式磁流变液联轴器，解决现有联轴器扭矩密度小、工况适应性差的问题，并实现最大传递力矩可调。

本公开的至少一个实施例提供一种力矩可调盘式磁流变液联轴器，包括：

轴套；

输入轴和输出轴，所述输入轴位于所述轴套内；

轴承，位于所述轴套与所述输入轴之间；

多个主动盘，相邻的所述主动盘之间设有内隔磁环，所述主动盘外径大于所述内隔磁环外径，所述主动盘、所述内隔磁环和所述输入轴同轴设置，所述主动盘外套有外隔磁环；

多个从动盘，套在所述主动盘之间的所述内隔磁环上，所述从动盘的外圆周面与所述外隔磁环的外圆周面平齐，所述从动盘与所述主动盘之间的间隙内具有磁流变液；

环状的线圈底座，套在所述外隔磁环和所述从动盘构成的圆盘结构上，所述线圈底座内设有励磁线圈，所述线圈底座的外圆周敞开；

外壳，以盖住所述线圈安装座内所述励磁线圈的形式与所述线圈底座接合，所述外壳与所述轴套的凸缘和所述输出轴固定连接；以及

控制系统，控制所述励磁线圈的电流；

其中所述主动盘、所述内隔磁环和所述输入轴固定连接，所述从动盘、所述外隔磁环、所述轴套的凸缘和所述输出轴固定连接。

在一些示例中，所述主动盘与所述内隔磁环接触表面分别具有用来相互嵌合对中的凸台和凹槽。

在一些示例中，所述从动盘与所述外隔磁环接触表面分别具有用来相互嵌合对中的凸台和凹槽。

在一些示例中，所述输入轴与离其最近的所述主动盘之间设有一个所述内隔磁环。

在一些示例中，所述输入轴靠近所述主动盘的端部安装有防止所述磁流变液泄露的密封圈。

在一些示例中，所述轴套的端部固定有套在所述输入轴上的透盖。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。

图1为本公开一实施例提供的大功率力矩可调盘式磁流变液联轴器三维剖面示意图。

图2为图1所示的大功率力矩可调盘式磁流变液联轴器的平面图。

附图标记说明：

1-轴承；

2-透盖；

3-输入轴；

4-轴套；

5-密封圈；

6-从动盘；

7-外隔磁环；

8-外壳；

9-励磁线圈；

10-磁流变液；

11-输出轴；

12-主动盘；

13-内隔磁环；

14-线圈底座；

15-螺钉；

16-螺栓。

具体实施方式

如图1和图2，大功率力矩可调盘式磁流变液联轴器包括轴承1、透盖2、输入轴3、轴套4、密封圈5、从动盘6、外隔磁环7、外壳8、励磁线圈9、磁流变液10、输出轴11、主动盘12、内隔磁环13和线圈底座14。从动盘6和主动盘12可采用Q235钢。外隔磁环7和内隔磁环13可采用铝合金。

输入轴3位于轴套4内。一个或多个轴承1位于轴套4与输入轴3之间。透盖2套在输入轴3上，并通过螺钉15固定在轴套4端部，以实现输入轴3与轴套4之间间隙的密封。透盖2在内圈处装有动密封圈防止灰尘进入磁流变液联轴器中。

主动盘12具有多个，相邻的主动盘12之间设有内隔磁环13。输入轴3、主动盘12和内隔磁环13同轴设置。此外，输入轴3与离其最近的主动盘12之间设有一个内隔磁环13。主动盘12外径大于内隔磁环13外径。主动盘12外套有外隔磁环7。

从动盘6具有多个，从动盘6套在主动盘12之间的内隔磁环13上。从动盘6的外圆周面与外隔磁环7的外圆周面平齐。从动盘6与主动盘12之间的间隙内具有磁流变液10。总体来看，容纳磁流变液10的间隙分布在磁流变液联轴器的轴向和周向，即多个从动盘6和多个主动盘12之间的间隙为一个多层环形迷宫空腔，这样利于增大电磁通过的磁流变液的面积，从而使磁流变液联轴器在通磁情况下具有更大的传递扭矩的能力。

从动盘6与主动盘12之间形成的间隙宽度可通过外隔磁环7和内隔磁环13的加工厚度进行控制，而间隙的磁流变液导磁率与间隙宽度反比相关，间隙内磁流变液的导磁率是磁流变液联轴器很重要的一个参数，其与通磁后磁流变液联轴器所能传递的扭矩正比相关。

此外，从动盘6与外隔磁环7接触表面分别具有用来相互嵌合对中的凸台和凹槽，主动盘12与内隔磁环13接触表面分别具有用来相互嵌合对中的凸台和凹槽。这样使磁流变液联轴器更便于安装定位，同时具有更便捷的拓展性，即通过增减主、从动盘6，12的数量来控制磁流变液联轴器的最大传递扭矩能力以适应不同能力的输入单元。

环状的线圈安装座14，套在从动盘6和外隔磁环7构成的圆盘结构上，线圈安装座14内设有励磁线圈9，线圈安装座14的外圆周敞开。外壳8以盖住线圈安装座14内励磁线圈9的形式与线圈安装座14接合，外壳14与轴套4的凸缘和输出轴11可通过螺栓16固定连接。

输入轴3、主动盘12、内隔磁环13可通过螺钉15固定连接组成输入端，轴套4的凸缘、从动盘6、外隔磁环7、输出轴11可通过螺钉15固接连接组成输出端。所述输入端与所述输出端之间通过轴承1实现相对转动。此外，输入轴3靠近主动盘12的端部安装有密封圈5，防止磁流变液泄露。输出轴11外端加工成可与标准梅花型联轴器连接的样式从而进行扭矩传递。

在所述输出端的励磁线圈9接入电流之后，动力扭矩通过输入轴3传递到主动盘12，然后经过磁流变液10固化传递到从动盘6中，最后通过输出轴11传递到负载端，可通过控制系统控制励磁线圈9电流的大小，实现对输出扭矩的调节。

本公开的大功率力矩可调盘式磁流变液联轴器工作过程是：励磁线圈9经高速滑环连接输入电源，励磁线圈9输入电流可由控制系统控制。当励磁线圈9接入固定电流激励时，励磁线圈9产生磁场，此时磁流变液10中铁磁性颗粒顺磁场排布形成磁链，通过液体内部存在切应力，实现主动盘12和从动盘6一起转动，将所述输入端的动力传递到所述输出端。当所述多层环形迷宫空腔内磁流变液10处于饱和磁场状态时，所述输入端与所述输出端之间达到相对转动的临界极限状态，此时为磁流变液联轴器稳定工作状态下的最大输出力矩，该性能直接反映磁流变液传动装置的极限承载能力，确定了其实际工作极限范围。磁流变液联轴器的极限传递扭矩(可超过600N·m)由从动盘6、外隔磁环7、主动盘12、内隔磁环13的盘数以及励磁线圈9电流决定。当负载达到极限传递扭矩时，由于磁流变液的粘滞作用，所述输入端与所述输出端自动出现滑差运动，改变了磁流变液联轴器的刚度与阻尼，起到限制冲击载荷的效果。当需要根据不同工况改变磁流变液联轴器的极限传递扭矩时，可以通过以下两种方式实现：

(1)通过控制系统调节励磁线圈9电流大小改变磁场强度，从而改变磁流变液10屈服应力大小，继而调节输出扭矩的大小；

(2)通过增减从动盘6、和主动盘12的数量来改变磁流变液联轴器的最大传递扭矩能力。

如上所述，本公开的大功率力矩可调盘式磁流变液联轴器构成零件均为盘、轴式的零件，组装更方便，加工成本更低，加工精度更高，加工质量更稳定，有助于降低磁流变液联轴器的整体制造成本。