搅拌型磁流变体石油钻机辅助刹车装置的研究

【摘要】磁流变体辅助刹车装置主要是依靠磁流变体作为介质,通过改变励磁电流来改变外加磁场强度,以使磁流变体的粘度和屈服应力发生变化,从而形成刹车的制动扭矩,它是磁流变效应应用于制动的一项技术。磁流变体辅助刹车制动的理论基础是磁流变效应,磁流变效应是指磁流变体在没有磁场作用时表现出牛顿流体的行为；在外加磁场作用下,表现出宾汉流体的行为,具有一定的抗剪屈服应力,且随外加磁场强度的增加而增加,这种变化是可逆的、连续无级的和可以控制的。磁流变体在制动中的应用是指充分利用磁流变体在外界磁场作用下能产生磁流变效应的特点,并与机械制动设计相结合的方法,去开发新器件新装置。影响辅助刹车制动力矩的因素除磁流变体的零场粘度η等磁流变体的性能参数、叶片的旋转速度(?)以及叶片的旋转半径等结构参数之外,制动力矩还与励磁电流即外加磁场强度、叶片与腔体之间的间隙、磁流变体有效作用的轴向长度L即叶片的长度等磁路参数有关,所以设计搅拌型磁流变辅助刹车的基本问题是正确建立所需转矩与磁场和结构参数之间的关系。在了解钻机参数的基础上,根据制动扭矩的理论分析确定刹车的关键影响参数。在转速等其他条件不变的情况下确定励磁电流与制动力矩的关系曲线,以便更好的电源控制；在电流等参数不变时确定转速与制动力矩的关系曲线；配制磁流变体时,在载液和磁性颗粒选定的情况下,确定制动力矩与磁流变体不同体积分数之间的关系；在其他参数不变一定的情况下确定制动力矩与各结构参数之间的关系；确定叶片的改进结构及刹车结构参数对制动力矩的影响。利用本文设计的搅拌型磁流变体辅助刹车模型在实验台上进行了制动扭矩测试。实验表明,励磁电流在刹车转矩的传递中起决定性作用,主轴的转矩可以连续调节,当励磁电流较小时,主轴的转矩与励磁电流基本成线性关系,而励磁电流较大时转矩增加的幅度较小,表明磁流变辅助刹车受多种因素影响,并且在电流为零时刹车仍具有一定的制动力矩,实验结果与理论分析一致,并具有优越的外特性。
【作者】杨志国；
【导师】周志雄；蒋劲；
【作者基本信息】湖南大学，机械工程，2013，硕士
【关键词】磁流变体；钻机；辅助刹车；制动特性；

【参考文献】
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