Badania zastosowania przekładni z cieczą magnetoreologiczną do sterowania prędkością obrotową zespołu napędowego
[ 1 ] Instytut Technologii Mechanicznej, Wydział Budowy Maszyn i Zarządzania, Politechnika Poznańska | [ P ] employee
[ 1 ] Katedra Techniki Cieplnej, Wydział Maszyn Roboczych i Transportu, Politechnika Poznańska | [ P ] employee
EN Research on application of a magnetorheological transmission gear working as a rotary speed regulator of drive assembly
polish
- przekładnia magnetoreologiczna
- regulacja prędkości obrotowej
- magnetorheological transmition gear
- speed regulation
PL W wielu urządzeniach technicznych konieczne jest zmienianie i regulacja prędkości obrotowej różnych elementów wirujących. W maszynach technologicznych, najczęściej zmieniane są parametry zasilania silnika napędowego takie jak wartość napięcia elektrycznego lub jego częstotliwość, dzięki czemu zmienia się prędkość na jego wyjściu. W urządzeniach zautomatyzowanych wymaga to zwykle zastosowania skomplikowanego układu sterowania, co nie zawsze jest korzystne albo akceptowalne. Dodatkowo, używane są często także przekładnie mechaniczne o stałym przełożeniu, np. zębate, paskowe albo łańcuchowe. W ostatnich latach coraz większego znaczenia nabierają tzw. „materiały inteligentne”. Z punktu widzenia regulacji prędkości obrotowej zespołu napędowego, interesującą grupę materiałów stanowią ciecze, których właściwości ulegają zmianie w polu elektrycznym lub magnetycznym. Należą do nich ciecze magnetoreologiczne (MR), które stwarzają największy potencjał ze względu na prostotę sterowania, stosunkowo dużą zmianę parametrów mechanicznych, dobrą trwałość i możliwość implementacji w takich urządzeniach jak sprzęgła i hamulce. Ciecze MR zmieniają swoje naprężenie graniczne oraz lepkość pozorną pod wpływem pola magnetycznego w czasie rzędu kilkunastu milisekund, a zmiana lepkości jest zależna od zmiany indukcji pola magnetycznego i jest całkowicie odwracalna i powtarzalna. Z tego też względu, w badaniach zastosowano urządzenie obrotowe z cieczą MR w celu regulacji prędkości obrotowej. Przedstawiona dysertacja dostarcza nowej wiedzy w zakresie regulacji prędkości obrotowej zespołu napędowego poprzez przekładnię z cieczą MR. Zaprezentowano wyniki badań związanych z zastosowaniem sprzęgła z cieczą magnetoreologiczną, pracującego w roli przekładni umożliwiającej regulację prędkości obrotowej zespołu napędowego. Na wstępie przedstawiono dotychczasowy stan wiedzy dotyczący cieczy magnetoreologicznych oraz ich zastosowań. Omówiono podstawowe zależności opisujące przedmiotową ciecz oraz jej pracę w urządzeniach obrotowych. Zbudowano modele symulacyjne w środowisku MATLAB – SIMULINK i wykonano z ich użyciem symulacje pracy przekładni z cieczą MR w układzie napęd – obciążenie dla różnych warunków. Zbudowano stanowisko badawcze, a następnie wykonano badania eksperymentalne, poczynając od identyfikacji wybranych parametrów przekładni MR a kończąc na badaniach, w których przekładnia z cieczą MR umożliwiała regulację prędkości obrotowej zespołu napędowego. Przeprowadzone badania potwierdzają tezę niniejszej pracy, iż zastosowanie przekładni magnetoreologicznej pomiędzy zespołem napędowym a obciążeniem pozwala na regulację prędkości obrotowej napędzanych elementów w warunkach występowania obciążenia.
EN Regulation and changing of rotary speed is indispensable to a variety of contemporary technical machines. In technological appliances, alteration of voltage or it’s frequency lead to variation of output of drive unit rotary speed. In automated installations, most often, complicate control unit is needed which, in many cases, is not beneficial or acceptable. Additionally, gears with a fixed transmission ratio such as toothed gear or belt transmission are often used. In recent years, so called “smart materials” are gaining more and more significance. As far as regulation of rotary speed is concerned, fluids that can change their properties in electric or magnetic field constitute an interesting group of materials. Among them, there are magnetorheological fluids (MR) that presents the greatest potential due to ease of controlling, high durability and the possibility of implementing in clutches and brakes. At the presence of magnetic field, MR fluids can change their yield stress and apparent viscosity in a fraction of second. The intensity of changes are dependent on the intensity of magnetic induction and are totally reversible and repeatable. Taking into account the above, rotary gear with MR fluid was used during conducted researches in order to regulate rotary speed. In the dissertation, new knowledge was presented as regards regulation of rotary speed through magnetorheological transmission gear. Results of research of magnetorheological clutch working as a MR variable-speed transmission were presented. Firstly, present state of knowledge concerning magnetorheological fluids and theirs applications was presented. Secondly, relationships and equations that describe MR fluid and it’s work in rotary machines were shown. Matlab – Simulink models were built and simulations of the magnetorheological transmission gear working between drive and load were conducted. Next, experimental station was built. A variety of testing and experiments were made stating with the identification of basic MR device properties. What is more, the possibility of rotary speed regulation through MR transmission gear was experimentally evaluated in miscellaneous conditions. Conducted and presented in this work researches confirmed the thesis of dissertation that the usage of magnetorheological transmission gear between drive and load makes it possible to control rotary speed of driven elements in the presence of load.
111
engineering and technical sciences
construction and operation of machinery
DrOIN 1760
public
Michał Ciałkowski
Poznań, Polska
20.10.2016
polish
public
Aleksander Olejnik
Warszawa, Polska
15.10.2016
polish
public
dissertation
Poznań, Polska
21.11.2016
Rada Wydziału Maszyn Roboczych i Transportu Politechniki Poznańskiej
doktor nauk technicznych w dyscyplinie: budowa i eksploatacja maszyn