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如何計算磁粉制動器的滑差功率 |
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從磁粉制動器損失功率出發(fā)，通過四種運行方式進行熱力學討論，并用數(shù)學關系式論證了其溫升與各變量的關系。亦提出了增大散熱功率的幾種設計方法及選用原則.
磁粉制動器由于具有反應速度快、轉(zhuǎn)矩(輸出)在很大范圍內(nèi)與勵磁電流呈線性關系。輸出轉(zhuǎn)矩在一定范圍內(nèi)與轉(zhuǎn)速無關。及空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩小熱容量大等特點，因此廣泛應用于各種場合。但是，正如一切元件一樣，磁粉制動器也有它的缺點，它的局限性主要是當它處于滑差工作狀態(tài)時，會因摩擦產(chǎn)生大量的熱，因而磁粉制動器的應用受其散熱能力的限制。所以它在滑差運行時其所能承受滑差散熱功率，必須在所允許的滑差功率范圍之內(nèi)。
磁粉制動器的發(fā)熱狀態(tài):磁粉制動器和所有機械一樣，都有一個傳遞效率的問題。在不考慮軸承、機械密封等損失時磁粉制動器的效率為:損失功率變成熱能，使機殼溫度升高。磁粉離合器主、從動轉(zhuǎn)差越大，效率越低，發(fā)熱越嚴重。下面以自然冷卻離合器為例，討論其發(fā)熱情況。
當磁粉制動器處于主、從動端同步運行時:若忽略軸承、機械密封的微小損耗，其發(fā)熱僅由線圈激磁功率損耗所致。為了討論方便，設離合器內(nèi)外溫升相同;并設離合器總體熱容量為C，單位時間發(fā)出的熱量用R表示，則在時間里，磁粉制動器溫度升高用dt表示，其熱方程為:2允許滑差功率離合器的發(fā)熱尤其是在接通和斷開的過程中，或在滑差和制動工作狀態(tài)時，工作間隙中的磁粉間會因摩擦而產(chǎn)生大量的熱，這給磁粉制動器帶來一系列問題。
首先，線圈隨溫度升高，電阻增大，，當外加電源為恒壓時，電流會下降，傳遞轉(zhuǎn)矩會隨之降低，磁粉導磁率隨溫度升高會降低。嚴重時，線圈絕緣會被破壞，工作間隙部位溫度會升高，使磁粉過早老化，甚至使磁粉燒結(jié)，主、從動轉(zhuǎn)子結(jié)成一體，形成剛性連結(jié)，起不到調(diào)速、張力控制和過載保護作用。此外，離合器發(fā)熱，對軸承、機械密封都帶來不利的影響。磁粉制動器的所有材料中，線圈絕緣耐溫較差。線圈被導磁體包圍，處境最惡劣。所以只要線圈絕緣不被破壞，其它材料耐溫均能滿足。我們把線圈在溫升條件下，磁粉制動器所能承受的滑差功率r，稱為離合器的允許滑差功率。從經(jīng)濟原則考慮，線圈用E級或B級絕緣比較合理，其耐溫分別為120℃和130’C(特殊用途的磁粉制動器可采用更高級絕緣)。試驗表明，線圈靜止式磁粉制動器的線圈溫度接近120℃左右時，磁粉、軸承等均能正常工作，機殼溫度接近80℃。這是CZF型中小系列磁粉制動器規(guī)定機殼溫度極限為80℃以下的依據(jù)。
磁粉制動器的散熱,為使磁粉制動器能安全運行，加強冷卻散熱，提高允許滑差是非常重要的。磁粉制動器冷卻有自冷、強迫風冷及液冷等方式。自冷又分為只靠表面散熱和既靠表面散熱又在主動端加風扇進行自通風冷卻兩種。液冷分為水冷、油冷兩種。器件的結(jié)構不同，自然散熱能力也不相同。線圈旋轉(zhuǎn)式，旋轉(zhuǎn)外殼本身就相當于一個風扇，散熱能力較強，其散熱系數(shù)不僅與外殼散熱面積有關，而且與旋轉(zhuǎn)速度有關，不附加風扇的線圈靜止式自冷式離合器，其散熱系數(shù)僅與散熱面積有關。磁粉制動器的熱量散發(fā)，主要通過對流、輻射方式進行。只靠表面散熱的自冷式磁粉離合器，在周圍空氣為自然流通的環(huán)境里，通過對流散熱。 | |
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