Magnethorheologische Flüssigkeiten und Anlagen

WAS IST EINE MAGNETHORHEOLOGISCHE FLÜSSIGKEIT

Eine magnetorheologische Flüssigkeit ist eine Suspension der Magnetteilchen (regeneriertes Eisen, reines Eisen, Kobalt, Karbonyleisen, Nickel) ca. 0,1 bis 100 µm in der Trägerflüssigkeit.

WELCHE BESONDERHEITEN HAT EINE MAGNETHORHEOLOGISCHE FLÜSSIGKEIT

Beim Anlegen des Magnetfeldes kann die magnetorheologische Flüssigkeit ihre Streckgrenze ändern, je nach deren physikalisch-chemischen Zusammensetzung von 0 bis 50…100 kPa.

VORTEILE DER MAGNETHORHEOLOGISCHEN FLÜSSIGKEIT

  • hohe Aggregatbeständigkeit im Magnetfeld;
  • eine Möglichkeit hohe Zähigkeitsspannung zu übertragen;
  • lange Reaktionszeit;

IN WELCHEN ANLAGEN IST ES SINNVOLL DIE MAGNETHORHEOLOGISCHE FLÜSSIGKEIT EINZUSETZEN

Die meistgefragten Anlagen mit Anwendung von magnethorheologischen Flüssigkeiten sind magnethorheologische Dämpfer, magnethorheologische Stoßdämpfer, magnethorheologische Stützen, magnethorheologische Kupplungen und Bremsen. Derzeit werden diese im Ausland in verschiedenen Bereichen der Industrie und Technik breit angewendet. Äußerst anschaulich sind die Eigenschaften der Flüssigkeit in den Abbildungen dargestellt.

Ein Beispiel des Verhaltens der magnethorheologischen Flüssigkeit im Magnetfeld in magnethorheologischen Kupplungen und Bremsen. MRF-EffektEin Beispiel des Verhaltens der magnethorheologischen Flüssigkeit in magnethorheologischen Dämpfern und Stoßdämpfern.

Prinzipschemata der Hauptanlagen, in denen magnethorheologische Flüssigkeiten angewendet werden, sind angegeben.

муфтSchema einer Kupplung тормSchema einer Bremse демпфSchema eines Dämpfers

Automobilbau

Aktive Magnetfederung

Elektronisches Stabilitätsprogramm des Autos mit der aktiven Magnetfederung Delphi MagneRideTM stellt vereinfacht ein System von magnethorheologischen Dämpfern, die vom Mikrokontroller gesteuert und kontrolliert werden, dar. Das erlaubt die Vibrationen während der Bewegung des Autos bedeutend zu verringern, die Fahrt komfortabel zu machen, sowie die Lebensdauer der Arbeitseinheiten im Auto zu verlängern.

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Autos mit der aktiven Magnetfederung.

Lord MR Technology Jan 08 Short

Magnethorheologische Differentialsperrekupplung Vorteile dieses Kupplungstyps: einfache Bauart; Übertragung der hohen Drehmomente ist möglich; hohe Auslösegeschwindigkeit der Kupplung; Elektronik-Steuerbarkeit; Trägheitslosigkeit.


Das erste kommerziell erfolgreiche Modell ist die Differentialsperrekupplung, die 2008 von der Firma Magna Powertrain (Deutschland) entwickelt und hergestellt wurde.

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2005 hat das Entwicklungs-und Konstruktionsbüro RICARDO (England) seine Entwicklung des Differentialgetriebes mit der magnethorheologischen Kupplung für BMW X5 präsentiert,

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die Tests haben ausgezeichnete Fahreigenschaften gezeigt. Derzeit werden Endtests des Wagens durchgeführt.


Magnethorheologische Vibrationsstützen, auf die der Motor gesetzt wird (derzeit für das Serienmodell Porsche GT 911 entwickelt)

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Robotertechnik

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Anwendung in Industrierobotern. Das Differentialgetriebe mit der magnethorheologischen Bremse hat erlaubt, auf den Einsatz von der großen Menge der Hydraulikzylinder zu verzichten, hat die Bauart vereinfacht und die Arbeitsgeschwindigkeit des Manipulators erhöht. Ein von japanischen Ingenieuren entwickelter Roboter, für Zuleitung der Bauteile und Halbfertigteile in Bearbeitungszentren bestimmt. Die magnethorheologische Bremse hat Funktion eines Kontrollorganes. Im Falle der Beschädigung oder im Notfall unterbindet die magnethorheologische Bremse die Roboterfunktion. Diese Bremsen können Standardlösungen effizient ersetzen oder ergänzen.

Exoskelette.

3Die ersten kommerziell erfolgreichen Exoskelette wurden 2006 von der Firma Cyberdyne Inc. geschaffen.

Ein Exoskelett stellt eine komplizierte Symbiose des menschlichen Nervensystems, der Biomechanik, Elektronik und Mechanik dar.

Einer der wichtigsten exekutiven Mechanismen des Exoskelettes sind magnethorheologische Kupplungen in allen Drehgelenken. Der Kernpunkt der Entwicklungen ist, dass dieses mechatronische System den Kranken das Gehen erleichtern kann. Die magnethorheologische Kupplung erfüllt die Funktion eines Stoßdämpfers in Knie- und Ellbogengelenken des Exoskelettes. Darüber hinaus erweitern solche Exoskelette physische Fähigkeiten des Menschen.

Maschinenbau und Werkzeugmaschinenbau

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Adaptive Vibrationskontrolle beim Aufdrehen und Tiefbohren. Anwendung eines adaptiven mechatronischen Systems mit einer magnethorheologischen Kupplung für die genaue Detailbearbeitung schützt das Werkzeug vor Ausfall, bei der Abstumpfung des Werkzeugs erhöht sich das Schnittmoment, der Drehmomentsensor übermittelt das Signal an den Computer der Werkzeugmaschine, dann werden die Daten bearbeitet und Steuersignale an die magnethorheologische Kupplung gesendet. Je nach Kritikalität der Schnittbetriebe und Bedingungen leitet der Kupplungsmikrokontroller Befehle zur Schwingungsdämpfung oder Drehzahlverringerung ein, indem die Schlupfung sichergestellt wird und damit die Schnittbelastung verringert wird.

ON SOME SPECIAL TRANSVERSAL DIFFERENTIAL GEARS FOR OFF ROAD VEHI

Hexapodenwerkzeugmaschinen und Stewart/Gough-Plattform Die Stewart/Gough-Plattform hat sechs Freiheitsgrade (drei translatorische sowie drei rotatorische als Starrkörper). Der Mechanismus hat sechs unabhängige Beine auf Drehgelenken. Indem man die Beinlänge ändert, kann man die Plattformausrichtung ändern.

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Polieren und Finischen mit der magnethorheologischen Flüssigkeit. In die magnethorheologische Flüssigkeit werden Schleifkörper eingefügt und mit Hilfe des Magnetfeldes an das zu bearbeitende Detail herangeführt. Mit

Andere Anwendungsbereiche (Luftfahrt, Schiffsbau, Baukunst, Medizin)

  • Prothesen und Kniegelenke (Medizin)
  • magnetorheologische Dämpfer bei der Aktivkontrolle der Schwingungen und Vibrationen in Haushalts- und Industriewaschmaschinen (Haushaltsgeräte)
  • adaptive Bremse im Fahrradtrainer (Heimtrainer)
  • Steer-by-wire Anlagen (Taktilkontrolle)
  • aktive Vibrationskontrolle und Vibrationsdämpfung der Schiffs- und Luftfahrtgeräte und Mechanismen
  • Schwingungsdämpfung in Baukonstruktionen.

Unsere Entwicklungen

Magnethorheologische Flüssigkeit

Für Untersuchung der Kupplungen sind magnethorheologische Flüssigkeiten auf Basis der synthetischen und Silikonöle entwickelt und gefertigt.


Die Flüssigkeiten haben eine befriedigende Sedimentationsstabilität sowie eine Fähigkeit große Zähigkeitsspannungen zu übertragen gezeigt.

Magnetorheologische Kupplungen
Selbstnachstellende magnethorheologische Scheibenkupplung.
Der Kupplungsarbeitsspalt ist mit der magnethorheologischen Flüssigkeit aufgefüllt. Bei der ausgeschalteten Magnetwicklung dreht sich der Antriebsteil frei und die Kupplung überträgt kein Drehmoment.

Bei der Einspeisung der Magnetwicklung laufen die von der Magnetwicklung erzeugten magnetischen Feldlinien durch das Gehäuse, Antriebs- und Folgeteile, Bau- und Arbeitsspalte. In der sich im Arbeitsspalt befindenden magnethorheologischen Flüssigkeit wird aufgrund der Strukturierung der Magnetteilchen im Magnetfeld die Viskosität erhöht, dadurch werden der Antriebs- und Folgeteile der Kupplung gekoppelt.

Abmessungen der Kupplung: max. Durchmesser 180 mm, Länge 260 mm. Außendurchmesser der Arbeitsscheibe 85 mm. Das von der Kupplung übertragbare Moment 10 Nm.

Die Kupplung ist durch Patente der Ukraine geschützt.

Magnetorheologische Zylinderkupplung.

Zur Untersuchung von großen Drehmomenten sowie Untersuchung des Flüssigkeitsverhaltens während der Bremsung wurde eine Zylinderkupplung entwickelt, die als Bremse verwendet werden kann.

Die Konstruktion ist mit dem Umlaufgehäuse und Magnetwicklung ausgeführt. Der Strom zur Magnetwicklung wird durch den Bürstenhalterblock zugeführt. Die Prüfung der Arbeitsspaltgröße, Baugenauigkeit sowie der gebrauchten magnethorheologischen Flüssigkeit wurde über die Übersichtslücken durchgeführt.

Das von der Kupplung übertragbare Moment 50 Nm.

Während der Entwicklung wurden die Kupplungen mittels des Anwendungspakets. in dem die Finite-Element-Methode realisiert wird, optimiert