基于剪切-挤压模式的磁流变制动器流动与传动性能分析

简介

针对现有加压式磁流变制动器结构复杂的问题,提出一种利用楔形间隙自挤压强化的盘式磁流变液制动器。此制动器通过在转子壁面上布置4个矩形槽的结构,利用矩形槽与圆盘面之间的间隙产生的挤压力对磁流变液进行挤压,使它在提高工作性能的同时,结构更加紧凑。基于有限单元法对磁场进行分析,得出不同电流下磁流变液的磁学与力学性能;基于计算流体动力学对磁流变液进行流场分析,得到挤压应力沿周向分布的云图;基于Navier-Stokes方程和挤压强化模型,推导出磁流变液的流动方程,并得到制动器产生的转矩与电流、液体挤压应力的关系。结果表明楔形间隙使得液体挤压应力产生周期性的变化,磁流变液在挤压强化后,剪切屈服应力显著增加,当输入电流为2.0 A时,磁流变液剪切屈服应力最大值为67.7 kPa,制动转矩为24.8 Nm,相较于未挤压状态,制动转矩提升了约46.2%。