盘式磁流变液制动器的设计与分析

磁流变液制动器是一种利用磁流变液剪切应力来进行制动的装置，它的制动力矩随外加磁场的变化迅速变化。本文在理论上给出了盘式磁流变液制动器的设计方法，推导出了磁流变液产生制动力矩的方程，得出了盘式磁流变液制动器中磁流变液体积、厚度等的计算公式，为盘式磁流变液制动器的设计奠定了理论基础。     

圆槽盘式磁流变液制动器的设计研究

磁流变液制动器制动力矩不足始终是限制磁流变液制动器实际应用的主要原因。本文通过在普通制动盘的表面增加半圆形凹槽和凸脊,增大制动盘的工作面积进而增大磁流变液制动器的制动力矩。建立凸脊与圆槽配合制动的制动力矩的模型,得到影响力矩的参数。通过数学求导法求得凸脊的圆心位置,采用ANSYS中的电磁模块对圆槽式制动盘工作间隙处做磁场分析,确定凸脊的尺寸。综合制动面积和磁感应强度的变化结果,本文设计的圆槽盘式磁流变液制动器制动力矩相比于普通盘式磁流变液制动器的制动力矩提高了33%。     

磁流变液制动器的设计与制动性能测试

磁流变液制动器是一种可控回转阻力的新型制动装置。本文设计并制作了一种盘式磁流变液制动器 ,对其制动力矩进行了静态测试。实验表明 ,在使用自制的磁流变液的条件下 ,最大制动力矩达到 10 N· m。文中还分析了影响磁流变液制动器制动性能的因素     

改进型磁流变液制动器设计与分析

对传统盘式磁流变液制动器提出了改进措施,并对其设计方法进行了分析研究.磁流变液制动器是利用磁流变液的抗剪切屈服应力产生制动力矩,在屈服应力不变的情况下增大接触面积可以提高制动力矩.在传统盘式磁流变液制动器基础上,提出了一种增大其接触面积以增加其制动力矩的改进方法,讨论了力矩传递模型,利用电磁场有限元分析法研究了电磁特性,最后进行对比实验,实验结果验证所提方法的有效性.     

T型磁流变制动器的有效工作间隙位置对制动性能的影响

针对T型结构磁流变制动器工作间隙的位置和数量的不同对制动性能的影响,结合理论建模与模拟仿真分析,在同等外形尺寸、同种磁流变液材料的约束下,对T型结构磁流变制动器不同工作状态下的制动力矩和磁场分布进行了研究.基于工作间隙的不同位置和数量,进行了磁路的设计和制动力矩理论建模与计算;通过仿真结果和理论计算结果的对比,对不同位置的工作间隙所产生的制动力矩进行了分析.结果表明,当所使用磁流变液的材料、制动器的外形尺寸一致的情况下,对比制动力矩的仿真分析结果和理论计算结果,两者的相对差值在盘式工作状态下大于筒式工作状态.其中,盘式工作状态下,间隙A的相对差值最大;筒式工作状态下,间隙D的相对差值最小.进一步地,间隙D在单位磁动势下产生的制动力矩最大,表明该工作状态下制动器的能量利用率最高.研究结果为T型结构磁流变制动器的设计研究提供了理论参考.     

电动汽车磁流变液制动器优化及制动特性研究

以电动汽车磁流变液制动器为研究对象,分析磁流变液内部结构,对其结构进行优化,建立其优化前后的理论模型;运用Matlab编程求解得到磁流变液制动器制动力矩与线圈电流及制动器速度与制动时间之间的关系,运用实验的方法对其进行验证。理论计算及实验结果表明,磁流变液内部结构存在较大的优化空间;通过优化制动器内部结构可以提高电动汽车磁流变液制动系统的制动效能;实验结果与理论计算结果基本相近,验证了理论计算准确性;研究为电动汽车制动系统精确控制提供了重要基础,为电动汽车制动效能提升、制动器精确控制等提供了理论依据及有益的借鉴。     

磁流变液制动器的研究及其应用

现今人类生态环境的日益恶化迫使世界各国不得不关注摩擦材料对环境的负面影响,磁流变液智能材料的出现,为解决制动摩擦材料环境问题与开发新型制动器提供了新思路。文中综述了磁流变液及磁流变液制动器的研究现状,并指出磁流变制动器作为一种新型、环保、节能的制动器将有很大的市场潜力,其较之传统液压式制动器优势明显,但要在乘用车上大规模使用,还需要进行更全面更深入的研究,以进一步提高磁流变液制动器的制动力矩,使其满足乘用车制动力矩要求。认为可将液压式制动器与磁流变液制动器结合起来,研发出具有我国自主知识产权的一种新型的制动器,推动承用车制动器的更新换代。     

车用水冷式磁流变制动器性能及温升效应研究

针对现有磁流变制动器在制动过程中内部温度急剧升高的问题,提出并设计了一种具有水冷散热功能的车用磁流变制动器,该制动器设有4副制动片,提高了磁场利用率,显著增强了制动器输出力矩,并在制动器内部设有多条冷却流道,对制动过程中产生的温升效应有着很好的抑制作用。阐述了车用水冷式磁流变制动器的结构和工作原理,建立了制动器输出力矩数学模型。采用有限元法对制动器进行电磁场仿真,分析了不同条件下各工作面的磁感应强度分布规律,并对制动过程中的制动器进行热流耦合仿真,分析其在不同条件下的温升效应。结果表明,当外加电流为1 A时,所设计的磁流变制动器输出总力矩可达240 N·m,并且水冷散热结构对制动器整体温升效应有着很好的抑制作用。     

基于simulink磁流变液制动器性能仿真与分析

介绍了磁流变液的组成和性能,阐述了磁流变液制动器的结构和原理。根据磁流变液的流变特性,推导了单盘式圆盘型磁流变液制动器和圆筒型磁流变液制动器的制动力矩公式,并在Simulink环境内建立了单盘式圆盘型磁流变液制动器和圆筒型磁流变液制动器模型,分析了2种磁流变液制动器的性能特点。分析结果可为磁流变液制动器的理论研究和设计提供参考。     

并联液流通道结构的磁流变制动器电磁场和温度场特性分析

为了改善磁流变制动器的制动性能,提出一种并联液流通道结构的磁流变制动器。通过合理利用材料的导磁特性,使磁流变制动器内部的3层轴向阻尼间隙均被利用,有效提升了制动性能。建立了并联液流通道结构的磁流变制动器的力学模型,并对磁流变制动器进行了电磁场仿真分析;由仿真分析可知,磁流变制动器在转速为400 r/min时,最大制动转矩达到76.11 N·m。建立了磁流变制动器的温度场数学模型,对磁流变制动器的热源及生热率进行了理论分析;瞬态温度场仿真结果表明,在制动周期内磁流变制动器最高温度保持在磁流变液的工作范围内;因此并联液流通道结构的磁流变制动器能够正常工作。     

基于ANSYS汽车盘式制动器的有限元分析

汽车的制动过程从能量守恒观点来看,是通过摩擦将汽车的机械能转变为制动器的热能,并有一部分热能向大气中耗散的过程。基于ANSYS建立了某汽车盘式制动器三维实体模型,分析了紧急制动工况下盘式制动器的温度场和热应力的分布。     

Novel magnetorheological brake with self-protection and water cooling for elevators

This study aims to design a magnetorheological (MR) brake with self-protection and heat dissipation functions for elevators. Using permanent magnet system technology, the MR brake can not only form a double magnetic field with excitation coils to improve braking torque under normal operation but also provide braking torque for protection in case of power failure. In addition, a cooling channel is designed in the braking shaft of the MR brake to ensure effective heat dissipation of the MR fluid. In this work, the structure, material, and magnetic circuit of the MR brake is first developed. Then, finite element, magnetic field, and thermal field analyses are conducted on the brake. Finally, a prototype of the brake is produced, and its performance is tested. Results show that the braking torque, especially the self-protection function, meets the demands of the elevator; the increase in temperature during braking is minor; and the noise level is low.     

气动位置控制磁流变流体制动器的研究

利用磁流变流体在外加磁场作用下的流变特性,设计了用于气动位置控制的磁流变流体制动器,给出了制动器结构及工作原理,采用磁场有限元分析方法,对制动器工作间隙中磁场分布及磁场强度进行了分析和计算,对制动器制动力特性进行了分析,对工作间隙中磁场强度及制动力进行了实验测试,对制动器动态制动特性进行了试验研究,并给出了提高制动精度的方法。     

涡轮式粘性制动器结构优化仿真研究

黏性制动器也称液黏制动器,相比于传统的干式摩擦制动器以及湿式摩擦制动器,黏性制动器由于将制动时产生的热通过内部液体转动耗散,且转子与定子间相隔距离较大,因此其散热较为均匀,且对转子和定子的磨损较小,制动器使用寿命较大。研究的目的在于明确涡轮式黏性制动器的制动过程影响因素。通过对现有的涡轮黏性制动器产品进行结构分析,建立一个合理的简化模型;通过涡轮式黏性制动器工作原理,推导其制动力矩公式;通过改变移动挡板位置转子输入转速分析各个工况对应的制动力矩;通过比较各个工况下的制动力矩以及制动器内部压力场、气穴分布提出一个较优的制动配置方案,有利于促进对于涡轮式黏性制动器的深入研究。     

基于长大坡道持续制动的新型制动盘研究

随着我国中西部地区高速铁路的建设,由于长大坡道线路带来的问题日益凸显。在长大坡道行驶时如果电制动出现故障,将采用纯空气制动,长大坡道造成的持续制动会导致制动盘的热负荷急剧上升。由于散热的时效较慢从而导致制动盘温度过高,同时产生较大的温度梯度,从而导致制动盘热疲劳裂纹产生。为了解决长大坡道工况下制动盘的换热效率提升和降温问题,基于兰新线的长大坡道工况,通过设计新型的铝嵌钢结构制动盘,采用有限元分析软件对铝嵌钢结构制动盘和全钢制动盘进行仿真计算,得到温度场和热应力分布。结果表明,在长大坡道采用纯空气制动时,铝嵌钢制动盘可以在实现轻量化的同时明显降低制动盘面的温度和温度梯度,缓解长大坡道制动带来的制动盘热疲劳问题。     

制动过程中闸片材料与制动盘温度关系试验研究

为探讨碳/陶制动盘与不同闸片材料的匹配性,对碳/陶制动盘分别与碳/陶复合闸片、铜基粉末冶金闸片和铁基粉末冶金闸片组成的摩擦副进行制动试验,研究了在制动过程中盘面各点瞬时温度、最高温度、闸片温度与制动工况的关系。结果表明：碳/陶制动盘与碳/陶复合闸片摩擦副温度及温度梯度均高于其他2种摩擦副,其温度梯度在低速制动时随压力的增加而明显增加,当制动速度较高时,温度梯度并没有随压力的增加而增加;对于碳/陶制动盘与铜基和铁基粉末冶金闸片摩擦副,随制动速度和压力的提高,盘面温度梯度变化不明显。原因在于材料导热性和起始摩擦因数决定了盘面的散热能力和制动功率,碳/陶制动盘与碳/陶复合闸片摩擦副因较高的起始摩擦因数以及较低的导热性,其制动功率高和散热能力低,导致盘面温度持续升高。     

曳引电梯磁流变制动装置的多物理场耦合分析与试验

设计了一种具有双线圈结构的磁流变制动装置,该结构满足曳引电梯较大制动力矩和良好散热功能的要求。基于数学物理方法,在COMSOL Multi-physic有限元软件中建立了曳引电梯磁流变制动装置多物理场模型,即静磁场、流场与转子动力学方程相互耦合的数学模型,利用该模型进行动态仿真研究分析,揭示不同电流、转速下磁流变制动装置的制动力矩、制动时间、温度的变化规律和动态性能。最后进行了实验验证,仿真分析结果与试验结果相吻合。     

轿车电磁与摩擦制动集成系统混杂控制方法

针对电磁与摩擦制动集成系统在车辆制动模式切换过程中存在的混杂动态特性,在建立电磁与摩擦制动集成系统的数学模型的基础上,建立电磁与摩擦制动集成系统的混杂Petri网模型,利用共同Lyapunov函数法分析集成制动系统在制动模式切换过程中的稳定性,提出制动模式切换动态协调控制的基本算法和改进算法。得出以下结论:在制动模式切换过程中控制车轮纵向滑移率使其始终低于路面的最佳滑移率,可以充分保证电磁与摩擦集成制动系统在制动模式切换过程中的稳定性。由于电磁制动器相比于电子液压制动具有较好的控制性能,因此在进行电磁制动与电子液压制动的协调控制的过程中,电子液压制动主要用于提供一定的制动强度,而使用电磁制动跟随驾驶员的制动意图;同时这也可以显著降低高速电磁阀的作用频次,提高电子液压制动的可靠性。     

Thermal behavior of full and ventilated disc brakes of vehicles

Braking is a process which converts a vehicle’s kinetic energy into mechanical energy which must be dissipated in the form of heat. During the braking phase, the frictional heat generated at the interface of the disc and pads can lead to high temperatures. This phenomenon is even more important than the tangential stress. The relative sliding speeds during contact are also important. The prediction of surface temperature for a brake rotor is regarded as an important step in studying brake system performance. The frictional heat generated on the rotor surface can influence excessive temperature rise which, in turn, leads to undesirable effects such as thermal elastic instability (TEI), premature wear, brake fluid vaporization (BFV) and thermally excited vibrations (TEV). The objective of this study is to analyze the thermal behavior of the full and ventilated brake discs of the vehicles using computing code ANSYS. The modeling of the temperature distribution in the disc brake is used to identify all the factors and the entering parameters concerned at the time of the braking operation, such as the type of braking, the geometric design of the disc and the material used. The results obtained by the simulation are satisfactory compared to those of the specialized literature.