Homepage

Spojka na bazi magnetoreološkog fluida (MRF spojka)

Eksperimentalna spojka na bazi magnetoreološkog fluida (MRF) razvijena je s ciljem potpore istraživanju modeliranja i regulacije MRF spojki. Spojka (tj. kočnica) je lamelnog tipa, kao što je prikazano na slici. Promjenom istosmjerne struje zavojnice mijenjaju se reološka svojstva fluida zasićenog mikronskim česticama željeza, te se tako mijenja kočni moment na disku spojke.

Spojka je konstruirana tako da se na pogodan način ostvari izravno spajanje na postojeći servomotor korišten na eksperimentalnom postavu Ottovog motora (nije potrebna dodatna spojka, ni vanjski ležaji). Rotirajući dijelovi koji nose disk spojke spojeni su na centralno šuplje vratilo. Kućište spojke fiksirano je na bazu postava pomoću poluge mjernog sustava momenta. Kućište i držač diska izrađeni su od nemagnetskih materijala (redom, aluminij i mjed). MRF raspor se može podešavati izmjenom diskova različite širine. U tu se svrhu demontira samo jedan jaram magnetskog kruga, dok drugi dijelovi, uključujući zavojnicu, ostaju spojeni na motor.

Spremište fluida oko diska i unutar šupljeg vratila je brtvljeno, kako bi se spriječilo istjecanje fluida. Za statičke brtve korišteni su O-ringovi PTFE tipa, dok su za dinamičke brtve korišteni simerinzi. Upotreba brtvi na bazi permanentnih magneta također je moguća. U slučaju izmjene diskova ili ispitivanja brtvi, fluid treba biti izvučen iz spojke i ponovno napunjen. Rukovanje fluidom olakšano je uz primjenu vanjskog spremnika fluida i odgovarajućeg crpnog mehanizma.

Magnetska jezgra je laminirana korištenjem izoliranih feromagnetskih limova širine 3 mm, čime se smanjuje utjecaj vrtložnih struja na brzinu odziva momenta. Iz istog su razloga limovi prstenastog oblika na disku i dijelom na statoru zarezani u radijalnom smjeru. Sićušni termoparovi i senzori magnetske indukcije postavljeni su u lim najbliži MRF rasporu. PTC senzor temperature je umetnut u ležište zavojnice.

Spojka se pogoni reguliranim sinkronim motorom s permanentnim magnetima. Maksimalna brzina vrtnje motora je 4000 1/min, a maksimalni moment je 28 Nm. Motor se tipično koristi u zatvorenom regulacijskom krugu brzine vrtnje (propusni frekvencijski opseg je 10 Hz), no u nekim experimentima (npr. "odvajanje" spojke) koristi se i upravljanje momentom u otvorenom krugu (propusni opseg je 80 Hz). Razlučivost mjerenja kuta zakreta je 0,09°.

Zavojnica se napaja iz četverokvadrantnog MOSFET čopera napona 24V i maksimalne struje 50 A. Čoper je spojen na 24V automobilsku akumulatorsku bateriju, a sadrži i brzi Hallov senzor struje. Mjerni signal struje se vodi u Pentium III industrijski PC koji regulira struju čopera. Isto računalo upravlja frekvencijskim pretvaračem koji napaja pogonski servomotor. Upravljačko računalo je opremljeno analognim ulazima i izlazima i ekoderskom karticom. Upravljački kod je napisan u programskom jeziku C, uz vrijeme uzorkovanja od 1 ms.

Slika 1. 3D crtež (a) i fotografija (b) eksperimentalnog postava MRF spojke.

 


Publications


  • J. Deur, D. Libl, Z. Herold, M. Hancock, F. Assadian

    Design and Experimental Characterization of a Magnetorheological Fluid Clutch

    SAE paper #2009-01-0142, 2009 SAE World Congress, Detroit, MI, 2009