电热形状记忆合金与磁流变联合传动性能研究

针对单一的磁流变传动传递转矩较小的缺点,提出了一种电热形状记忆合金与磁流变联合传动方法,可以提高传动装置传递的转矩。基于形状记忆合金的热效应特性,建立了电热形状记忆合金弹簧挤压力与温度的关系;利用Maxwell软件,对磁场进行有限元分析,得到了不同电流下圆盘工作间隙中的磁场强度沿半径的分布情况;基于磁流变液的磁流变特性,建立了磁流变传递的转矩与磁场强度、半径等参数的关系;基于形状记忆合金弹簧的挤压特性,建立了摩擦转矩与挤压力、半径等参数的关系式。研究结果表明,电热形状记忆合金弹簧的挤压力产生的摩擦转矩随温度的升高而增大;磁场强度沿半径的增大而增强;电热形状记忆合金与磁流变联合传递的转矩比单一磁流变传递的转矩提升了53.8%。     

形状记忆合金与磁流变液交替传动性能研究

针对磁流变液在高温下传动性能下降等缺点,提出一种形状记忆合金与磁流变液交替的传动方法。基于形状记忆合金的热力学效应,推导了弹簧挤压力与温度的关系式,并通过实验验证了方程的正确性;对传动装置的磁场进行有限元分析,得出了工作间隙沿径向的磁场分布;基于形状记忆合金弹簧热驱动特性,建立了摩擦转矩与挤压力、结构尺寸等参数的关系。结果表明,形状记忆合金弹簧产生的挤压力随温度升高而增加;温度低于40℃时,主要由磁流变液传递转矩,转矩可达9.14 N·m;温度在40℃～60℃之间时,磁流变液与形状记忆合金共同传递转矩,转矩可达13.24 N·m;温度高于60℃时,主要由形状记忆合金传递转矩,转矩可达9.40 N·m。随着温度升高,形状记忆合金能代替磁流变液传递转矩,装置能感知温度变化,实现交替传动。     

圆锥式磁流变与形状记忆合金复合传动性能研究

针对磁流变液在高温下性能下降的缺点,提出了圆锥式磁流变与形状记忆合金复合传动方法。基于Bingham模型,描述了磁流变液的流变特性;基于形状记忆合金的热效应特性,分析了温度对形状记忆合金弹簧输出力的影响;建立了圆锥式磁流变与形状记忆合金复合传动传递转矩方程,揭示了其传动机理。研究结果表明,圆锥式磁流变传动随锥角的增大,其传递转矩减小;在保证磁场强度和传动半径相同的情况下,圆锥式磁流变比圆盘磁流变传递的转矩更大;在高温下,形状记忆合金弹簧驱动的滑块所产生的摩擦转矩可以弥补磁流变液性能下降,保证传动装置的传动性能稳定性。     

温控形状记忆合金驱动的变面磁流变传动性能研究

提出了一种温控变面磁流变传动方法,通过温控形状记忆合金弹簧来驱动磁流变液,使磁流变液的工作间隙由一面变为两面,增大了装置所能传递的转矩。基于圆盘式磁流变传动的特点,推导了装置在变面前后分别传递的转矩,探究了温度对磁流变液传递转矩的影响,并采用ANSYS有限元软件进行了磁场分析。结果表明,变面前在工作间隙h_1内的磁感应强度随半径的增大而增大;变面后在工作间隙h_2内磁感应强度先随半径增大而减小,然后再随半径的增大而增大;变面后在工作间隙h_3内磁感应强度随半径的增大而增大;装置变面后所能传递的转矩比变面前传递的转矩增大了91. 06%。     

圆盘式磁流变液变面积传动性能研究

提出一种由形状记忆合金(Shape Memory Alloy,SMA)驱动通过改变磁流变液的工作面积来改变传递转矩的传动方法;介绍了其工作原理,分析了变面积的过程;基于磁路理论,进行传动装置的磁路计算;应用ANSYS软件进行了磁路建模和有限元仿真,得到不同面积比下的磁感应强度分布云图;最后对比分析了不同面积比下传递转矩的能力。结果表明:随着磁流变液的面积比增大,传递的转矩先增大后减小,传动能力得到提升。     

磁流变液与形状记忆合金复合传动分析

针对高温条件下磁流变液流变效应下降,造成剪切应力变化不可控甚至传动失效等问题,根据磁流变液的流变特性以及形状记忆合金的感温特性,设计了一种磁流变液和形状记忆合金复合传动装置,在温度较低时依靠磁场控制的磁流变液来传递转矩,在温度升高磁流变液性能下降时,利用形状记忆合金弹簧辅助传力。对所设计的传动装置进行传力分析,推导出传动装置传力公式。研究结果表明,该复合传动装置在外加磁场和外界温度控制下工作,在高温环境下,传递的转矩仍能保持连续、可控,提高了传动装置的稳定性和工作效率。     

圆盘式磁流变液变厚度传动性能研究

基于磁流变液的流变特性和形状记忆合金弹簧的热驱动特性,提出了一种通过温度场控制的形状记忆合金弹簧驱动的磁流变液变厚度进而改变转矩的新型传动方法。介绍了其工作原理,推导了厚度与形状记忆合金材料、动力、几何等参数之间的关系。基于磁路理论,建立了该传动装置的磁路模型,推导了磁势的计算公式。用ANSYS软件进行了二维磁场有限元仿真,得到4种不同厚度下的磁感应强度分布云图,最后分析了不同厚度下传递转矩的能力。结果表明,磁流变液的厚度越小,所能传递的转矩越大,但磁流变液的厚度存在最小值。     

考虑离心挤压的磁流变离合器传动性能研究

介绍了圆盘与圆筒复合式磁流变离合器的工作原理,基于Bingham模型描述了磁流变液剪切应力随外加磁场变化的流变特性,考虑到圆盘旋转过程中磁流变液在离心力的作用下会对圆筒中磁流变液产生挤压强化效应,建立了圆盘与圆筒复合式磁流变离合器的传递转矩方程,分析了磁场强度对传动性能的影响,并通过有限元仿真了圆盘与圆筒复合式磁流变离合器的磁感应强度分布情况。研究结果表明:在考虑离心挤压情况下圆筒式磁流变传动装置的传动性能提升了13.23%,磁流变离合器的传递转矩随外加磁场增大而增大。     

热管式磁流变传动装置的设计与试验

磁流变传动装置(Magnetorheological transmission device,MRTD)是一种性能优良的新型智能传动器件。设计一种采用磁流变液作为传动介质、利用整体针翅回转热管进行散热的新型热管式磁流变传动装置,研制传动装置样机并对其进行试验测试。结果表明,磁流变传动装置传递的转矩可以通过调节励磁电流来控制;装置传递的转矩基本不随滑差转速的改变而改变,具有良好的恒转矩特性;整体针翅回转热管能有效地对传动装置进行散热,且散热能力随转速的提高而增大,为解决传动装置的发热问题提供一种有效手段。     

界面变形对磁流变传动装置传动性能的影响

为了得到界面变形对磁流变传动装置传动性能的影响规律,总结了变形界面的产生形式,采用数值计算方法,从电磁场和液膜传动能力两方面分析了变形界面的传动性能,并进行了相关实验研究,结果表明:传动圆盘的正常变形量小于100 μm,变形后工作间隙磁场变化量较小,一般小于0.01 T,约占工作间隙磁场的2％;变形对毫米厚度液膜传动性能的影响很小;对于较小变形量,界面变形并不能显著影响磁流变液的传动能力;对于较大变形量,由于磁流变液液膜剪切和挤压效应产生的剪切力作用,磁流变液扭矩传递能力有一定提升,但是这种剪切力不可调节,降低了磁流变传动装置的调节性能.     

形状记忆合金控制的圆筒式磁流变液无级传动

基于形状记忆合金热效应下的形状记忆特性和磁流变液的流变特性,介绍了形状记忆合金控制的磁流变液无级传动的工作原理;建立了能控制励磁线圈电流大小的形状记忆合金温控开关输出行程与温度、结构参数、材料参数、工作载荷等参数之间的关系式;基于Herschel-Bulkley模型描述了磁流变液剪切应力随外加磁场变化的本构方程;建立了磁流变液无级传动的传递转矩与磁场参数、材料参数、尺寸参数和运动参数之间的关系式。研究结果表明：形状记忆合金温控开关的输出行程随温度的变化而变化,磁流变液无级传动的传递转矩随外加磁场的增大而增大,输出转速能根据来自散热器气流温度的高低实现连续调整。     

汽车磁流变液离合器的设计

为解决当前汽车自动变速器中多片摩擦式离合器存在的缺陷,提出并设计一种新型的汽车磁流变液离合器。介绍磁流变液离合器的工作原理;设计离合器的机械组合结构,详细说明档位结构和散热结构的设计;设计磁路结构,并利用ANSYS有限元分析软件对磁路进行优化。设计的磁流变液离合器可以避免因摩擦片间的滑磨带来的故障及功率损耗,使驱动系统更安全节能;磁流变液在固态和液态之间的毫秒级可逆转化,使得离合器响应速度更快,提高了汽车的变速响应性能。     

磁流变材料与磁液变阻尼器的潜在工程应用

磁流变材料由悬浮于载体液中的磁化微粒和稳定剂构成,是一种智能材料,在工程上有较大的应用前景。简要介绍了磁流变效应的机理及磁流变体的特性,阐述了磁流变器件的工作原理,归纳了磁流变技术在工程中的一些应用,展望了磁流变技术的应用前景。     

磁流变传动装置温度特性研究

基于热传导理论,采用有限元方法对磁流变传动装置温度场进行了研究,并采用实验方法分析了温度对磁流变传动装置性能的影响规律.研究发现,该传动装置稳态滑差功率可达200 W,温度最低点出现在传动轴轴端处,最高点则出现在传动圆盘内外径之间,各点温度分布较为均匀;瞬态时,传动圆盘径向各处温差最大值达到80 ℃,热变形对微间距传动影响较大,现场实验温升曲线与有限元分析基本一致;温度升高降低了磁流变液的动屈服应力,但由于磁路磁阻及挤压增强效应影响,可以轻微提升磁流变传动装置的传力性能.     

磁流变液传动装置时间响应特性

针对磁流变液传动装置扭矩调控过程中时间响应长问题,分析了励磁线圈、涡流和磁滞对磁路时间响应特性的影响机理,设计并搭建了磁流变液传动装置实验平台,开展了输出扭矩响应时间实验。理论分析和实验结果表明:改变励磁线圈参数和抽头数量可有效缩短电流响应时间;优化磁路尺寸和减小材料电导率可减小涡流影响;磁滞对响应时间影响显著,撤销线圈电流响应时间比施加电流时增加了一倍。     

一种磁流变液性能测试用的凹字型磁路结构设计与研究

剪切屈服应力是反映磁流变液流变特性的主要参数之一,稳定可控的磁场直接影响磁流变液剪切屈服应力的测量精度,因此磁场设计是否合理对磁流变液的流变性能测试具有重要的影响。针对外置式线圈产生的磁场强度较低且存在漏磁现象、对称式线圈中磁流变液装载不便导致测量过程持续性差等问题,设计了一种凹字型磁路,通过调整线圈位置来改变磁场结构,使磁力线垂直穿过磁流变液流动方向,同时可拆卸的组合式磁路设计在保证磁场强度需要的前提下实现了磁流变液的连续性测量。此外,还分析了不同电流下的磁场强度分布规律,并基于优化的磁路开展了磁流变液剪切屈服应力等力学性能参数的测试。与主流标准测试仪器相比,具有凹字型磁路结构的磁流变液测试系统所测得的剪切屈服应力平均相对偏差值约为10%,重复误差在6.34%以内,说明该磁路结构是磁流变测试中磁场装置设计的一种可行方法。     

基于Matlab/Simulink的车用磁流变液制动器设计与仿真

设计了一种汽车轮内叶轮式磁流变液制动器,根据磁流变液在强磁场下的流变特性,推导出该制动器的制动力矩计算方法,并在Matlab/Simulink环境下建立仿真模型,分析了制动器结构参数对制动力矩的影响。所设计的汽车磁流变液制动器能够满足一般小型汽车的制动力矩需求。     

太钢为核电工业攻克了世界性的技术难题

太钢不锈钢钢管公司成功攻克了一项世界性技术难题，研发出全球第一支使用挤压机生产的W型钢，产品主要用于核电裂变反应堆的管道支架。为全面提高不锈钢管市场占有率和应用范围，W型钢作为AP1000第三代核电站汽轮机发电余热排出换热系统的支撑件用钢，一直是由热轧加焊接工艺最终成W型钢，一方面热轧成本较高，另一方面对厚壁材料也增大了焊接难度，且所承担的风险远远大于无缝件。     

双圆锥盘磁流变传动机构设计和研究

提出了一种新型的双圆锥盘磁流变传动机构，该机构比传统的圆盘机构传递力矩更大，动态性能更好，并推导了磁场分数设计和力矩传递等公式。