磁粉离合器散热功率的论证

天机传动实业有限公司 | 创建时间:2014年01月04日 16:07 | 浏览: 178 | 评论: 0

摘要:由于磁粉离合器处于滑差工作状态时,产生大量摩擦热,从而使它的应用受其散热功率的限制。因此,提高散热功率是研究磁粉离合器(制动器)的关键。本文从磁粉离合器损失功率出发,通过四种运行方式进行热力学讨论,并用数学关系式论证了其温升与各变量的关系。亦提出了增大散热功率的几种设计方法及选用原则。最后通过实例进行了验证。

磁粉离合器由于具有反应速度快、转矩(输出)在很大范围内与励磁电流呈线性关系(如图

 

1);输出转矩在一定范围内与转速无关(如图2)及空转转矩小热容量大等特点,因此广泛应用于各种场合。但是,正如一切元件一样,磁粉离合器也有它的缺点,它的局限性主要是当它处于滑差工作状态时,会因摩擦产生大量的热,因而磁粉离合器的应用受其散热能力的限制。所以它在滑差运行时其所能承受滑差散热功率,必须在所允许的滑差功率范围之内。

1磁粉离合器的发热状态

磁粉离合器和所有机械一样,都有一个传递效率的问题。在不考虑轴承、机械密封等损失时磁粉离合器的效率为:损失功率变成热能,使机壳温度升高。离合器主、从动转差越大,效率越低,发热越严重。下面以自然冷却离合器为例,讨论其发热情况。

1,1当磁粉离合器处于主、从动端同步运行时:若忽略轴承、机械密封的微小损耗,其发热仅由线圈激磁功率损耗所致。为了讨论方便,设离合器内外温升相同;并设离合器总体热容量为C,单位时间发出的热量用R表示,则在时间dt里,离合器温度升高用dt表示,其热方程为:2允许滑差功率离合器的发热尤其是在接通和断开的过程中,或在滑差和制动工作状态时,工作间隙中的磁粉间会因摩擦而产生大量的热,这给离合器带来一系列问题。首先,线圈随温度升高,电阻增大,,当外加电源为恒压时,电流会下降,传递转矩会随之降低,磁粉导磁率随温度升高会降低。严重时,线圈绝缘会被破坏,工作间隙部位温度会升高,使磁粉过早老化,甚至使磁粉烧结,主、从动转子结成一体,形成刚性连结,起不到调速、张力控制和过载保护作用。此外,离合器发热,对轴承、机械密封都带来不利的影响。

离合器的所有材料中,线圈绝缘耐温较差。线圈被导磁体包围,处境最恶劣。所以只要线圈绝缘不被破坏,其它材料耐温均能满足。我们把线圈在温升条件下,离合器所能承受的滑差功率r,称为离合器的允许滑差功率,用尸,表示。

从经济原则考虑,线圈用E级或B级绝缘比较合理,其耐温分别为120℃和130'C(特殊用途的离合器可采用更高级绝缘)。试验表明,线圈静止式磁粉离合器的线圈温度接近120℃左右时,磁粉、轴承等均能正常工作,机壳温度接近800C。这是DLF型中小系列磁粉离合器规定机壳温度极限为80℃以下的依据。

 

3磁粉离合器的散热

为使磁粉离合器能安全运行,加强冷却散热,提高允许滑差是非常重要的。磁粉离合器冷却有自冷、强迫风冷及液冷等方式。自冷又分为只靠表面散热和既靠表面散热又在主动端加风扇进行自通风冷却两种。液冷分为水冷、油冷两种。器件的结构不同,自然散热能力也不相同。

线圈旋转式,旋转外壳本身就相当于一个风扇,散热能力较强,其散热系数不仅与外壳散热面积有关,而且与旋转速度有关,不附加风扇的线圈静止式自冷式离合器,其散热系数仅与散热面积有关。

磁粉离合器的热量散发,主要通过对流、辐射方式进行。只靠表面散热的自冷式磁粉离合器,在周围空气为自然流通的环境里,通过对流散热的功率为:

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