自发电圆筒式磁流变液离合器设计

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1、自发电圆筒式磁流变液离合器设计*收稿日期：2015-04-20；修订日期：2014-06-17基金项目资助：国家自然科学基金（51175532、11272368）作者简介：黄金(1964-),男，教授，博士，研究方向：高性能机电传动及系统。E-mail：jhuangcq@163.com黄金，乔臻（重庆理工大学机械工程学院重庆市重庆400054）摘要：介绍了一种应用于农机中的自发电圆筒式磁流变液离合器，分析了磁流变传动理论、磁路设计理论、励磁线圈设计理论，建立了线圈尺寸与线圈电阻的关系式和线圈面电

2、流与发电机参数的关系式。基于最大输出转矩、最大输出速度和期望可控转矩比为设计条件，提出了设计该离合器的设计方法。按照设计方法设计的自发电圆筒式磁流变液离合器，应用ANSYS软件进行仿真分析。分析结果表明：理论设计结果与仿真结果的相对误差为8.77%，这个误差在工程设计中是可接受的。关键词：磁流变离合器；自发电传动；设计方法中图分类号：TH132DesignofCylindricalMagneto-rheologicalFluidClutchofSelf-GeneratingElectricity

3、HuangJin,QiaoZhen(SchoolofMechanicalEngineering,ChongqingUniversityofTechnology,Chongqing400054)Abstract:Thecylindricalmagneto-rheologicalfluidclutchofself-generatingelectricityusedinagriculturalmachineryisintroduced.Magnetorheologicaltransmissionthe

4、ory,themagneticcircuitdesigntheoryandtheexcitationcoildesigntheoryisanalyzed,andrelationshipofthesurfacecurrentdensityandgeneratorparametersandrelationshipofthesizeofcoilandtheresistanceofcoilisestablished.Designmethodoftheclutchisproposedbasedondesi

5、gnconditionsofthemaximumtorque,maximumoutputspeedandthedesiredcontroltorqueratio.Thecylindricalmagneto-rheologicalfluidclutchofself-generatingelectricitywasdesignbydesignmethod,andwassimulatedbyusingANSYSsoftware.Theanalysisresultsshowthat:theresults

6、oftheoreticaldesignwiththesimulationresultsoftherelativeerroris8.77%,theerrorisacceptableinengineeringdesign.Keywords:Magneto-rheologicalFluidClutch;Self-generatingElectricityTransmission；designmethod6引言野外作业的农机应受限于电源的供应，其动力源主要是由内燃机来提供。农机在野外作业时，根据作业的任

7、务不同，作业装置的作业速度也会随之变化。农机要实现这项功能，这就要应用到无级变速离合器；而磁流变离合器因有无级变速、响应速度快、结构简单、耗能低和易操作等优点可在农机中实现无级变速，而且农机中的内燃机可自发电为磁流变离合器提供电流，勿需外加电瓶供电。农机在工作过程中可以直接控制电流的大小来控制输出动力，这对大功率农机的变速传动提供了一个参考。针对于此，本文对农机中的磁流变离合器和发电机这两个模块视为一个整体来研究，即自发电圆筒式磁流变液离合器。自发电圆筒式磁流变液离合器对于山地丘陵作业的农机，在

8、离合传动方面提供一种新的方法。磁流变液(Magneto-rheologicalFluid,简称MRF)是一种由磁性颗粒、添加剂和基础液组成的可控流体[1]。MRF在零磁场条件下呈现出低粘度的牛顿流体特性；在磁场作用下呈现出低流动性、高粘度的Bingham体特性；当磁场强度达到一定值时，MRF停止流动而呈固体状态。由于MRF在外加磁场下的流变是可逆的、瞬间的，而且其流变后的剪切屈服应力与磁场强度具有稳定的对应关系，利用这一特性可制成各种磁流变器件。自发电磁流变液离合器的发电机应用测速发电机[2]原