Магнитореологическая жидкость

ЧТО ТАКОЕ МАГНИТОРЕОЛОГИЧЕСКАЯ ЖИДКОСТЬ

Магнитореологическая жидкость является взвесью магнитных частичек (восстановленное железо, чистое железо, кобальт, карбонильное железо, никель) порядка 0,1…100 мкм в жидкости носители.

КАКИЕ ОСОБЕННОСТИ У МАГНИТОРЕОЛОГИЧЕСКОЙ ЖИДКОСТИ

При наложении магнитного поля, магнитореологическая жидкость может изменять предел текучести, в зависимости от ее физико-химического состава от 0 до 50…100 кПа.

ПРЕИМУЩЕСТВА МАГНИТОРЕОЛОГИЧЕСКОЙ ЖИДКОСТИ

  • высокая агрегативная устойчивость в магнитном поле;
  • возможность передавать высокие касательные напряжения;
  • высокое время отклика;

В КАКИХ УСТРОЙСТВАХ ЦЕЛЕСООБРАЗНО ИСПОЛЬЗОВАТЬ МАГНИТОРЕОЛОГИЧЕСКУЮ ЖИДКОСТЬ

Наиболее популярными устройствами с использованием являются магнитореологические демпферы, магнитореологические амортизаторы, магнитореологические опоры, магнитореологические муфты и тормоза. И в настоящий момент широко применяются за рубежом в различных сферах промышленности и техники. Наиболее наглядно свойства жидкости показаны в иллюстрациях.

Пример поведения магнитореологической жидкости в магнитном поле в магнитореологических муфтах и тормозах MRF-EffektПример поведения магнитореологической  жидкости в магнитореологических демпферах и амортизаторах.

Принципиальные схемы основных устройств, в которых применяется магнитореологическая жидкость, приведены.

муфтСхема Муфты тормСхема тормоза демпфСхема демпфера

Автомобилестроение

Магнитная активная подвеска

Система стабилизации движения автомобиля с магнитной активной подвеской Delphi MagneRideTM, упрощенно представляет собою, систему магнитореологических демпферов, которые управляются и контролируются микроконтроллером. Это позволяет существенно уменьшить вибрации при движении автомобиля, сделать поездку комфортной, а также увеличить ресурс рабочих узлов в автомобиле.

No Slide Title

Автомобили, на которые устанавливалась активная магнитная подвеска.

Lord MR Technology Jan 08 Short

Магнитореологическая муфта блокировки дифференциала. Достоинства данного типа муфт: простота конструкции; возможность передачи высоких моментов; высокая скорость срабатывания муфты; возможность управления электроникой; безинерционность.


Первой коммерчески удачной моделью является муфта блокировки дифференциала разработанная и изготовленная компанией Magna Powertrain (Германия) в 2008 г.)

4

2005 году опытно-конструкторское бюро RICARDO (Англия) представило разработку дифференциала с магнитореологической муфтой для автомобиля BMW X5,

8

испытания показали отличные ходовые качества. В настоящий момент ведутся окончательные испытания автомобиля.


Магнитореологические виброопоры на которых устанавливается двигатель (в настоящий момент разработано для серийной модели Porsche GT 911 )

9

Робототехника

1

Применение в промышленных роботах. Дифференциал с магнитореологическим тормозом позволил отказаться от использования большого количества гидроцилиндров, упростил конструкцию, и повысил скорость работы манипулятора. Робот, разработанный японскими инженерами, создан для подачи деталей и заготовок в обрабатывающих центрах. Магнитореологический тормоз выполняет функцию контролирующего органа. В случае повреждения или аварийной ситуации, магнитореологический тормоз блокирует работу робота. Данные тормоза могут эффективно заменять или дополнять стандартные решения.

Экзоскелеты.

3

Первые коммерчески успешные экзоскелеты были созданы в 2006 г. японской компанией Cyberdyne Inc.

Экзоскелет представляет собой сложный симбиоз нервной системы человека, биомеханики, электроники и механики.

Одним из важных исполнительных механизмов экзоскелета являются магнитореологическая муфта во всех шарнирных соединениях. Суть разработок состоит в том что данная мехатронная система позволяет облегчить ходьбу больным пациентам. Магнитореологическая муфта выполняет функцию амортизатора в коленно-локтевых суставах экзоскелета. Также данные экзоскелеты расширяют физические возможности человека.

Машиностроение и станкостроение

1

Адаптивный виброконтроль при растачивании и глубоком сверлении. Использование адаптивной мехатронной системы с магнитореологической муфтой для точной обработки деталей предохраняет от выхода из строя инструмента, при затуплении инструмента увеличивается момент резания, датчик крутящего момента передает сигнал на компьютер станка, дальше данные обрабатываются и подаются управляющие сигналы на магнитореологическую муфту. В зависимости от критичности режимов резания и условий микроконтроллер муфты выдает команды гасить колебания, или уменьшить частоту вращения, обеспечивая проскальзывание, тем самым, уменьшая нагрузку на инструмент.

ON SOME SPECIAL TRANSVERSAL DIFFERENTIAL GEARS FOR OFF ROAD VEHI

Станки гексаподы и платформа Стюарта. Платформа Стюарта имеет шесть степеней свободы (три поступательных и три вращательных, как абсолютно твердое тело). Механизм имеет шесть независимых ног на шарнирных соединениях. Изменяя длину ног, можно изменять ориентацию платформы.

6

Полирование и выполнение финишных операций с помощью магнитореологической жидкости. В магнитореологическую жидкость добавляются абразивные частички и с помощью магнитного поля подводятся к обрабатываемой детали. С помощью магнитореологической жидкости возможно обрабатывать даже очень сложные поверхности.

Другие области применения (авиация, судостроение, архитектура, медицина)

  • Протезы и коленные суставы (медицина)
  • Магнитореологические демпферы при активном контроле колебаний и вибрации в бытовых и промышленных стиральных машинах (бытовые приборы)
  • Нагружной тормоз в конструкции велотренажера (тренажеры)
  • Устройства Steer-by-wire (тактильный контроль)
  • активный виброконтроль и виброгашение судовых и авиационных машин и механизмов
  • гашение колебаний в строительных конструкциях

Наши разработки

Магнитореологическая жидкость
Для исследования муфт разработаны и изготовлены магнитореологические жидкости на основе синтетического и кремнийорганических масел.
Жидкости показали удовлетворительную седиментационную стойкость, и возможность передавать большие касательные напряжения.

Магнитореологические муфты
Дисковая магнитореологическая муфта с регулируемым рабочим зазором.

Рабочий зазор муфты заполнен магнитореологической жидкостью. При выключенной обмотке возбуждения ведущая часть вращается свободно и муфта не передает вращающий момент.

При подводе питания к обмотке возбуждения силовые линии магнитного поля (созданные обмоткой возбуждения), проходят через корпус, ведущую и ведомые части, конструктивные и рабочий зазоры. У магнитореологической жидкости, которая находится в рабочем зазоре, повышается вязкость за счет структурирования магнитных частичек в магнитном поле, вследствие чего происходит сцепление ведущей и ведомой части муфты.

Габаритные размеры муфты: максимальный диаметр 180 мм, длина 260 мм. Наружный диаметр рабочего диска 85 мм. Передаваемый момент муфтой 10 Нхм.

Муфта защищена патентом Украины.

Цилиндрическая магнитореологическая муфта.
Для исследования больших вращающих моментов, а также исследования поведения жидкости в процессе торможения была спроектированная цилиндрическая муфта (которая может быть использована в качестве тормоза).
Конструкция выполнена с вращающимся корпусом и обмоткой возбуждения. Ток к обмотке возбуждения подается через щеточное устройство Величина рабочего зазора, точность сборки, а также проверка отработанной магнитореологической жидкости проводилась через обзорные отверстия.
Передаваемый момент муфтой 50 Нхм.
В процессе разработки муфты оптимизировались с помощью пакета прикладных программ реализующих метод конечных элементов