機械撓動自適應控制機構的起電裝置的製作方法
2023-09-13 06:27:30
專利名稱：機械撓動自適應控制機構的起電裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種起電裝置，尤其是在機械轉軸轉動過程中的機械撓動自適應控制機構的起電裝置。
在某些工程機械的使用過程中，存在一個困擾著工程人員的問題——撓動問題，亦即機械的轉軸在轉動過程中向上下左右等方向的擺動。撓動會磨損機械零件，縮短零件壽命，這對精密機械部件及不耐磨部件猶為致命。傳統的做法是選擇剛度較大的材料來製作轉軸，然而其效果並不顯著。
利用電流變流體(簡稱ER流體)的可調控特性，一種ER裝置已被設計將轉軸的一端浸入ER流體中，給ER流體加上高電壓，使之固化，就可阻礙轉軸的撓動。機構的控制裝置由貼在轉軸上的應變片和計算機組成。應變片把撓度等信息傳輸給計算機，計算機處理了這些信息後會向ER裝置發出指令，通過調節高壓電源來控制ER流體的固化程度，從而起到控制撓動的作用。這種裝置結構複雜，價格昂貴，而且反應遲緩，屬於事後控制。
本實用新型的目的是提供一種機械撓動自適應控制機構的起電裝置，它不僅為電流變流體提供了高壓電源，而且省去了計算機等控制裝置，使結構大為簡化。
本實用新型的目的是這樣實現的將控制裝置轉軸與機器轉軸機械連接在一起，聚氯乙烯圓柱體固定在裝置轉軸上，可隨機器轉軸一起轉動，它與空間位置固定不動的聚四氟乙烯半圓筒相互摩擦，產生正負電荷。結果聚四氟乙烯半圓筒內表面的電荷(負電荷)被金屬片所收集，通過金屬片與金屬圓環傳到電刷而由導線接在ER裝置的負極。聚氯乙烯圓柱體外表面產生的電荷(正電荷)被金屬片所收集，並通過導線引出，而接於ER裝置的正極。用ER流體的電流變效應來控制機械撓動。
本實用新型利用摩擦起電的原理，使兩種絕緣材料聚氯乙烯與聚四氟乙烯相互摩擦，然後用兩塊金屬片收集摩擦所產生的電荷，產生高電壓，用之來固化ER流體。經我們實驗驗證，本實用新型所產生的電壓大小與有效接觸面積(即金屬片所能收集電荷的面積)，兩種絕緣材料結合緊密程度，及轉軸轉速成正比。轉軸轉速越高(此時，撓度越大)，本實用新型所產生的電壓越大，ER流體固化程度越高，對撓動阻礙作用越大，因此本裝置具有自適應的特點。
本實用新型的具體結構由以下的實施例及其附圖給出。
圖1是ER流體控制撓動的結構裝置方框圖。
圖2是本實用新型的結構裝置方框圖。
圖3是根據本實用新型提出的機械撓動自適應控制機構的起電裝置剖面圖。
由
圖1的方框圖知，結構裝置由機械轉動部分、應變片、計算機、外電源和ER裝置組成。當結構產生撓動後由應變片檢測，所得信號送入計算機系統處理後，接通外電源，從而供給ER裝置工作。圖2給出採用本實用新型可代替原有的整個控制系統的結構裝置方框圖。
下面結合圖3詳細說明依據本實用新型提出的具體裝置的細節及工作情況該裝置由轉動部分和固定部分組成。轉動部分由絕緣材料聚氯乙烯製成的圓柱體(1)和轉軸(3)組成，圓柱體(1)固定在穿過其中軸線的轉軸(3)上。在聚氯乙烯圓柱體(1)的側面刻有一淺槽，其上鑲有一金屬片(6)。在圓柱體的底面鑲有一細金屬圓環(5)，金屬圓環(5)通過金屬片(8)與金屬片(6)相連。固定於周圍空間的電刷(4)與金屬圓環(5)相接觸。固定部分為聚四氟乙烯製成的截面為Ω的帶耳半圓筒(2)，帶耳半圓筒(2)內表面亦鑲有一金屬片(7)，金屬片(7)與聚四氟乙烯半圓筒(2)內表面相平。在聚四氟乙烯半圓筒的兩個耳部(13)有四個螺孔(12)。
使用時，轉軸(3)與機器轉軸(9)機械連接在一起。通過螺孔(12)用螺栓將聚四氟乙烯半圓筒固定於旋轉機器轉軸附近的周圍空間，調節四個螺栓可改變聚四氟乙烯半圓筒(2)與聚氯乙烯圓柱體(1)之間的間隙。聚氯乙烯圓柱體(1)隨轉軸(3)與機器轉軸(9)一起轉動，它與空間位置固定不動的聚四氟乙烯半圓筒(2)相互摩擦，產生正負電荷。結果聚四氟乙烯半圓筒(2)內表面的電荷(負電荷)被金屬片(6)所收集，通過金屬片(8)、金屬圓環(5)，傳到電刷(4)而由導線(11)接至ER裝置的負極。聚氯乙烯圓柱體(1)外表面產生的電荷(正電荷)被金屬片(7)所收集，並通過導線(10)引出，而接於ER裝置的正極。機械轉速越高，轉軸撓度越大，裝置所產生電壓越大，通過ER流體的電流變效應可控制機械的撓動。
權利要求1.一種機械撓動自適應控制機構的起電裝置，該裝置由轉動部分聚氯乙烯圓柱體(1)、轉軸(3)及固定部分聚四氟乙烯半圓筒(2)組成。其特徵在於轉動部分聚氯乙烯圓柱體(1)固定在轉軸(3)上，使用時轉軸(3)與機器轉軸(9)機械連接在一起，固定部分聚四氟乙烯半圓筒(2)通過螺孔(10)用螺栓固定於旋轉機器轉軸附近的空間。
2.如權利要求書1所述的機械撓動自適應控制機構的起電裝置，其特徵是聚氯乙烯圓柱體(1)的外壁鑲有與表面相平的金屬片(6)，其一底面鑲有一金屬圓環(5)，金屬圓環(5)通過金屬片(8)與表面金屬片(6)相連。
3.如權利要求書1所述的機械撓動自適應控制機構的起電裝置，其特徵是金屬圓環(5)與電刷(4)相接觸，並由電刷(4)經導線(11)引出電壓負極。
4.如權利要求書1所述的機械撓動自適應控制機構的起電裝置，其特徵是聚四氟乙烯半圓筒(2)截面為Ω形狀的帶耳半圓筒，其兩個耳部有四個螺孔(12)，其內表面有一細金屬片(7)，並由導線(10)引出電壓正極。
專利摘要本實用新型涉及一種能夠解決機械撓動自適應控制機構的起電裝置,它是由轉動部分聚氯乙烯圓柱體(1)、轉軸(3)及固定部分聚四氟乙烯半圓筒(2)組成。聚氯乙烯圓柱體(1)固定在轉軸(3)上。使用時轉軸(3)與機器轉軸(9)機械連接在一起,聚四氟乙烯半圓筒(2)通過螺孔(10)用螺栓固定於旋轉機器轉軸附近的空間。此裝置的特點在於當機器轉軸旋轉時,轉動的聚氯乙烯圓柱體與固定的聚四氟乙烯半圓筒之間相互摩擦能產生很高電壓固化ER流體,實現撓動控制。
文檔編號F16C3/02GK2381833SQ9720841
公開日2000年6月7日 申請日期1997年1月13日 優先權日1997年1月13日
發明者趙曉鵬, 韓建強, 陸福一 申請人:西北工業大學