一种基于磁流变液的可控无级变速系统

摘要

一种基于磁流变液的可控无级变速系统，包括主动轴、从动轴、隔磁轮毂、从动摩擦片、主动摩擦片，主动摩擦片固定在摩擦片隔磁环上，摩擦片隔磁环的外围设有励磁线圈，主动轴和从动轴分别经主动轴轴承和从动轴外轴承固定在相扣合的上、下箱体之间，励磁线圈设在上、下箱体的凹槽内，励磁线圈的两个外接头通过限流电阻R连接有直流调压器，从动轴外侧设有转速传感器，转速传感器上连有电压放大器，电压放大器上连有电位器，电压放大器串联有功率放大器，功率放大器上连有伺服电机，伺服电机经变速器与直流调压器相连接。通过改变电压大小来改变电流强度从而改变磁场强度，实现输出轴转速的无级变化。其结构简单、稳定性强、使用效果好。

权利要求

1.一种基于磁流变液的可控无级变速系统，包括主动轴（8-1）、与主动轴（8-1）在同一轴线上的从动轴（8-14），从动轴（8-14）上设有隔磁轮毂（8-17），隔磁轮毂（8-17）上设有从动摩擦片（8-9）、与从动摩擦片（8-9）相插合的主动摩擦片（8-8），主动摩擦片（8-8）与从动摩擦片（8-9）的间隙中密封有磁流变液（8-21），主动摩擦片（8-8）固定在摩擦片隔磁环（8-7）上，摩擦片隔磁环（8-7）的外围设有励磁线圈（8-19），其特征在于：所述的主动轴（8-1）和从动轴（8-14）分别经主动轴轴承（8-3）和从动轴外轴承（8-12）固定在相扣合的上、下箱体（8-5、8-18）之间，励磁线圈（8-19）设在上、下箱体（8-5、8-18）的凹槽内，主、从动摩擦片（8-8、8-9）的左侧设有分别固定在主动轴（8-1）和摩擦片隔磁环（8-7）左侧上的左隔磁侧板（8-6），主、从动摩擦片（8-8、8-9）的右侧设有固定在摩擦片隔磁环（8-7）右侧的右隔磁轴承座（8-10），右隔磁轴承座（8-10）与从动轴（8-14）之间设有从动轴内轴承（8-16），主动轴（8-1）和从动轴（8-14）外侧分别设有固定在上、下箱体（8-5、8-18）上的主动轴封盖（8-4）和从动轴封盖（8-15）；所述励磁线圈（8-19）两个外接头通过限流电阻R连接有直流调压器（7），从动轴（8-14）外侧设有转速传感器（1），转速传感器（1）上连有电压放大器（3），电压放大器（3）上连有电位器（2），电压放大器（3）串联有功率放大器（4），功率放大器（4）上连有伺服电机（5），伺服电机（5）经变速器（6）与直流调压器（7）相连接。

说明书

一种基于磁流变液的可控无级变速系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种无级变速系统，尤其是一种传递大转矩的基于磁流变液的可控无级变速系统。

背景技术

[0002] 磁流变液作为一种智能材料，在外加磁场的作用下其流变特性发生急剧变化，可由流变特性良好的液态在短时间内毫秒级粘度增大，呈现类似固体的状态，一旦失去磁场又复原成可流动的液体。近几年来，由于其优越的流变特性，在软起动和减震方面已经有了一定的应用，在无级调速领域也开始有所发展。美国专利US005779013，Torque transfer apparatus using magnetorheological fluids 磁流变液转矩传动装置，公布了一种多盘式转矩传递装置，有多个圆盘径向间隙里的磁流变液参与动力传递，能传递较大的转矩。国内专利CN1523251A公开了一种V字形转子结构的磁流变无级变速器，采用双V结构，结构简单。国内专利CN101793312A公开了一种多盘式磁流变无级变速器，利用主动摩擦片和从动摩擦片间隙里的磁流变液来传递转矩，虽然能够通过调节电流大小来改变输出速度，但不能够控制输出的速度，具有随意性和盲目性，不能实现真正意义上的无级变速。随着工作时间的增加，磁流变液介质的温度将随之升高，稳定性会降低，再加上磁流变液的性能还会受到其它偶然因素的影响，这就必然导致其输出速度在某个未知的范围内无规则变化，稳定性差，因此在工业应用中受到很大的限制。

发明内容

[0003] 技术问题：本发明的目的是要克服已有技术中的不足之处，提供一种结构简单、稳定性强、效果好的基于磁流变液的可控无级变速系统。

[0004] 技术方案：本发明的基于磁流变液的可控无级变速系统，包括主动轴，与主动轴在同一轴线上的从动轴，从动轴上设有隔磁轮毂，隔磁轮毂上设有从动摩擦片，与从动摩擦片相插合的主动摩擦片，主动摩擦片与从动摩擦片的间隙中密封有磁流变液，主动摩擦片固定在摩擦片隔磁环上，摩擦片隔磁环的外围设有励磁线圈，所述的主动轴和从动轴分别经主动轴轴承和从动轴外轴承固定在相扣合的上、下箱体之间，励磁线圈设在上、下箱体的凹槽内，主、从动摩擦片的左侧设有分别固定在主动轴和摩擦片隔磁环左侧上的左隔磁侧板，主、从动摩擦片的右侧设有固定在摩擦片隔磁环右侧的右隔磁轴承座，右隔磁轴承座与从动轴之间设有从动轴内轴承，主动轴和从动轴外侧分别设有固定在上、下箱体上的主动轴封盖和从动轴封盖，所述的励磁线圈两个外接头通过限流电阻R连接有直流调压器，从动轴外侧设有转速传感器，转速传感器上连有电压放大器，电压放大器上连有电位器，电压放大器串联有功率放大器，功率放大器上连有伺服电机，伺服电机经变速器与直流调压器相连接。

[0005] 有益效果：由于采用了上述技术方案，用磁流变液作为动力传递介质，通过改变电压大小来改变电流强度从而改变磁场强度，进而使磁流变液的粘性和屈服应力发生变化，实现输出轴转速的无级变化。实现了真正意义上的无级变速，其输出速度可以在最小值和最大值之间随意调节。通过对从动轴的输出转速进行控制，提高了输出转速的稳定性。励磁线圈不需要电刷设备，无电火花，可以适用于对电火花有隔离要求的场合，如煤矿井下、漂浮有可燃性粉尘的厂房。其结构简单、稳定性强、使用效果好，具有广泛的实用性。

附图说明

[0006] 图1是本发明的磁流变液无级变速系统结构图。

[0007] 图1中：1转速传感器，2电位器，3电压放大器，4功率放大器，5伺服电机，6变速器，7直流调压器，8磁流变液传动装置。

[0008] 图2是本发明的磁流变液传动装置结构图。

[0009] 图2中：8-1主动轴，8-2主动轴弹性挡圈，8-3主动轴轴承，8-4主动轴封盖，8-5上箱体，8-6左隔磁侧板，8-7摩擦片隔磁环，8-8主动摩擦片，8-9从动摩擦片，8-10右隔磁轴承座 ，8-11平键，8-12从动轴外轴承，8-13从动轴弹性挡圈，8-14从动轴，8-15从动轴封盖，8-16从动轴内轴承，8-17隔磁轮毂，8-18下箱体，8-19励磁线圈，8-20密封圈，8-21磁流变液，8-22 O 型密封圈，8-23固定圆板。

具体实施方式

[0010] 下面结合图对本发明的一个实施例作进一步的说明：

[0011] 如图1所示，本发明的基于磁流变液的可控无级变速系统主要由磁流变液传动装置8和与磁流变液传动装置8相连的反馈控制回路组成。磁流变液传动装置8包括主动轴8-1、与主动轴8-1在同一轴线上的从动轴8-14，从动轴8-14上设有隔磁轮毂8-17，隔磁轮毂8-17上设有从动摩擦片8-9、与从动摩擦片8-9相插合的主动摩擦片8-8，主动摩擦片8-8与从动摩擦片8-9的间隙中密封有磁流变液8-21，主动摩擦片8-8固定在摩擦片隔磁环8-7上，摩擦片隔磁环8-7的外围设有励磁线圈8-19，主动轴8-1和从动轴8-14分别经主动轴轴承8-3和从动轴外轴承8-12固定在相扣合的上、下箱体8-5、8-18之间，励磁线圈8-19设在上、下箱体8-5、8-18的凹槽内，主、从动摩擦片8-8、8-9的左侧设有分别固定在主动轴8-1和摩擦片隔磁环8-7左侧上的左隔磁侧板8-6，主、从动摩擦片8-8、8-9的右侧设有固定在摩擦片隔磁环8-7右侧的右隔磁轴承座8-10，右隔磁轴承座8-10与从动轴8-14之间设有从动轴内轴承8-16，主动轴8-1和从动轴8-14外侧分别设有固定在上、下箱体8-5、8-18上的主动轴封盖8-4和从动轴封盖8-15，主动轴轴承8-3和从动轴外轴承8-12两端分别设有主动轴弹性挡圈8-2和从动轴弹性挡圈8-13，隔磁轮毂8-17通过平键8-11与从动轴8-14配合，摩擦片隔磁环8-7两端设有分别与左隔磁侧板8-6和右隔磁轴承座8-10贴合的密封圈8-20，隔磁轮毂8-17两端设有分别与左隔磁侧板8-6和右隔磁轴承座8-10贴合的O型密封圈8-22，隔磁轮毂8-17的左端通过固定圆板8-23固定在主动轴8-1上。与磁流变液传动装置8相连的反馈控制回路依次由转速传感器1、电位器2、电压放大器3、功率放大器4、伺服电机5、变速箱6和直流调压器7组成。转速传感器1设在从动轴8-14的外侧，转速传感器1连接电压放大器3，电压放大器3连接电位器2，电压放大器3串联功率放大器4，功率放大器4连接伺服电机5，伺服电机5经变速器6与直流调压器7相连接。磁流变液传动装置8的励磁线圈8-19的两个外接头通过限流电阻R连接直流调压器7，实现磁流变液传动装置8的无级调速控制。

[0012] 工作时，从动轴8-14的转速n由电位器2以电压信号ur的形式给定，该电压大小ur与期望得到的转速n 有确定的函数关系，即ur=f(n)，具体的函数关系由转速传感器1的参数决定。从动轴8-14的实际转速由转速传感器1检测并转化成电压信号uf，当系统在扰动作用下或受到磁流变液8-21的温度变化的影响，从动轴8-14的实际转速将偏离给定转速，此时比较元件将给定信号与反馈信号进行综合比较以确定是否有偏差以及偏差的方向，电压放大器3和功率放大器4将偏差信号放大并带动伺服电机5工作，伺服电机5通过变速器6变速后调节直流调压器7触头来改变输出电压U的大小，从而改变电流大小进而改变励磁线圈的磁场大小，最终改变磁流变液的粘性和屈服应力，即可改变从动轴的转速大小。限流电阻R的作用是限制电路中的电流大小。其中，μf =μr时，Δμ=μr-μf=0，直流调压器7的触头不动；μf下降即输出转速减小时，Δμ=μr-μf＞0，直流调压器7的输出电压将增大，从而提高输出转速；μf上升即输出转速增大时，Δμ=μr-μf＜0，直流调压器7的输出电压将降低，从而降低输出转速。