磁粉离合器选型.docx
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磁粉离合器选型
前言-------------------------------------------------------------------------1
一、概述--------------------------------------------------------------------1
二、特点--------------------------------------------------------------------2
三、结构及工作原理-----------------------------------------------------2
四、规格、型式、外特性-----------------------------------------------4
五、选择与计算-----------------------------------------------------------5
六、安装与使用-----------------------------------------------------------8
七、应用举例--------------------------------------------------------------10
八、宁夏机械研究院磁粉离合器/制动器产品分类表------------12
前言
宁夏机械研究院（有限责任公司）是我国最早开展磁粉离合器/制动器研究的单位之一，是国内唯一的磁粉离合器/制动器科研生产基地。
2003年被宁夏回族自治区认定为高新技术企业，2004年通过ISO9001：
2000国际质量体系认证。
宁夏机械研究院具有丰富的研究、制造经验及完善的质保体系和检测手段，先进的计算机辅助设计技术，选用新优材料，为用户提供技术指标先进、性能稳定可靠、规格品种齐全、安装使用方便、可靠性高、造型典雅的磁粉离合器/制动器系列产品。
宁夏机械研究院经过三十余年不断积累经验，吸取国内外先进设计制造精髓，改进、提高设计制造水平，完善检测手段和管理体制，使产品始终处于国内领先地位。
我院生产的磁粉离合器/制动器广泛用于重载启动、过载保护、启/制动过程控制、位置控制、速度控制、张力控制、阻尼控制、模拟负载及快速响应等控制系统中。
经国内各省市有关包装、印刷、钢铁、电缆等行业数百家用户使用，均取得良好效果。
宁夏机械研究院拥有技术过硬的专业生产队伍，长期为广大用户服务。
除提供指南选入的各种产品外，还承接各种特殊用途及系列外规格，品种的设计和制造，可按用户要求生产替代进口产品或为进口设备提供备件。
并可配套供应电流控制器及变张力控制器、恒张力控制器等控制装置。
宁夏机械研究院信守合同，讲究信誉，产品实行三包，长期备有现货供应，是国内外客户赖以信任的合作伙伴。
一、概述
磁粉离合器/制动器是一种性能优越的自动控制元件。
它以高导磁性粉体为工作媒介，以激磁电流为控制手段，达到控制传递/制动扭矩的目的。
随着现代工业的发展，它作为一种基础元件，已受到越来越多的有识之士的重视和青睐，日益广泛地在各个工业领域中得到应用，并显示出巨大的，其它元件无法取代的优越性。
我院研制、开发并批量生产的普通型磁粉离合器/制动器及薄型空心轴磁粉制动器已有三十余年历史，经过不断改进、完善，使其结构合理、造型美观、性能优越、质量可靠。
外壳旋转式空心轴磁粉离合器/制动器是我院在原空心轴磁粉离合器/制动器的基础上，听取广大用户的建议，参照国外最新同类产品，并结合国内的具体情况，设计、生产的一种新产品。
该产品具有外型美观、安装方便、空转力矩小、散热性能好、滑差功率高、使用寿命长等优点。
二、特点
1.激磁电流—传递/制动转矩之间呈良好的线性关系，体现了良好的转矩可控
制性，通过调节激磁电流，就能十分方便地控制传递/制动转矩，为简化转矩控制方式提供了极大的方便。
2.传递/制动转矩仅受激磁电流的控制，而与转速、相对转速及其它因素无关，体现了转矩控制的准确性，大大提高了控制精度。
3.散热结构合理，热容量大，允许在连续滑差状态下长期运行。
4.无响应时间短，转矩时间常数小，响应速度快，结合、分离平稳无冲击、无振动、无噪音。
5.机械结构紧凑，强度高，磁回路设计合理，漏磁小，不漏电，工作可靠，性能、价格比高，选用优质合金磁粉，耐磨损、耐老化、使用寿命长。
6.空转转矩小，开合性能好，操作、控制方便，准确、可靠。
三、结构及工作原理
1.结构（以普通型为例）
普通型磁粉离合器由环形主动转子、圆柱形从动转子和内含激磁线圈的磁轭组成，三部分相对同心配置，主动转子、从动转子分别通过主动轴、从动轴和轴承固定在两侧的端盖上，端盖固定在磁轭的两侧，形成一个三部分可以相对转动的整体，在主动转子与从动转子之间形成的空隙内（工作腔）填有高导磁性的合金粉体（磁粉），如图一所示。
2.工作原理
磁粉离合器的工作原理是：
当激磁线圈中无电流通过时工作腔中的磁粉呈松散状态，在主动转子旋转所产生的离心力的作用下，被甩出来，压附在主动转子的内壁上，从动转子与主动转子之间无力的相互作用，因此两转子间也就没有转矩传递，离合器处于“离”的状态。
当激磁线圈中有电流通过时，则如图一中虚线所示，沿磁轭→主动转子→磁粉→从动转子→磁粉→主动转子→磁轭产生工
规格性能指标一览表
规格
1
2
4
6
12
25
50
100
150
200
300
400
600
800
公称转矩Tn（N.m）
1
2
4
6
12
25
50
100
150
200
300
400
600
800
最大电压V（DCV）
24
48
许用同步转速n（r/min）
最高
1500
1000
750
最低
25
最大转矩Tm（N.m）
≥1.3Tn
空转转矩T0（N.m）
≤3%Tn
静特性线性段
不少于公称转矩的10~110%
回线宽度ΔT
≤15%Tn
许用滑差功率[P]
（1000r/min时）
自冷
15
30
55
80
110
150
260
420
570
720
800
900
990
1100
风冷
200
340
400
800
1100
1400
1700
2100
2300
3000
水冷
1200
2500
3100
3800
4500
5200
6300
8000
表面允许最高温度
80℃
说明：
1.为保证磁粉分布均匀，建议转速不低于25r/min，转速更低时，须经过几次离合动作，或经过一段时间的运行后，磁粉才能达到均匀分布。
2.此规格性能指标适用于本院所有磁粉离合器/制动器产品。
3.测试环境温度30℃。
风冷式和水冷式磁粉离合器/制动器之滑差功率与环境温度及外界条件关系不大，而自然冷却式则与环境情况有关，具体选择时可参照图二。
图二是在环境温度17～25℃，表面温度为80℃时实际测试的，用户可以参考。
作磁通，在此工作磁通的作用下，工作腔内的磁粉沿磁通方向呈链状联接起来（称磁粉链），磁粉离合器就是靠此时磁粉与磁粉，磁粉与工作面间的摩擦力和磁粉链的抗剪力，按图一中箭头所示方向传递转矩，离合器处于“合”的状态。
切断电流时，磁通随激磁电流的消失而消失，磁粉由于失去磁通的作用而重新处于松散状态，并在离心力的作用下压附在主动转子的内壁上，主、从动转子之间又失去相互作用，重新处于“离”的状态。
磁粉制动器与磁粉离合器的工作原理相同，只要把磁粉离合器的从动轴加以固定，就成了磁粉制动器。
四、规格、型式、外特性
1.规格
磁粉离合器/制动器以公称转矩为主参数，分为如下规格：
1、2、4、6、12、25、50、100、150、200、300、400、600、800共14种
2.型式
FD/DZF系列、FL/FZ系列、FLxxK/FZxxK系列磁粉离合器/制动器及FD1系列、FLxxKT系列离合器、DZF1系列DZF2系列制动器均属圆柱型转子，线圈静止式。
按其规格大小可分为中小型和微型磁粉离合器/制动器；按其冷却方式又可分为自然冷却式、风冷式和水冷式；按其联接方式还可分为伸出轴型和空心轴型；按传递路线不同又分为外壳旋转式和外壳静止式，等等。
3.外特性
a）本院离合器/制动器规格性能指标见附表。
b）FD/DZF系列磁粉离合器/制动器转速与滑差功率关系曲线见图二。
c）本院磁粉离合器/制动器静特性曲线见图三。
d）本院磁粉离合器/制动器典型转矩曲线见图四。
4.外形及联接尺寸
各系列磁粉离合器/制动器外形及联接尺寸见附表。
五、选择与计算
磁粉离合器/制动器的选择应根据具体使用场合、使用条件、控制目的、对象来决定，大致分为以下几种类型：
1.单纯离合/制动控制用
这种使用条件的特点是除启动、制动的过程外，主、从动构件间无滑差，且启、制动的频率较低（低于每小时10次），负载的GD2较小（小于离合器GD2的5倍），在此条件下，当适当选择了电机后，可按电机的输出功率及磁粉离合器/制动器输入轴转速，从系列中选取一个合适的型号。
选择时参考下式：
T=9549×Pn×S（N.m）————————————————
（1）
式中：
T：
所需转矩（N.m）
P：
电动机输出功率（kw）
n：
磁粉离合器转速（r/min）
S：
安全系数
安全系数S视具体情况而定，一般取1.5~3，但当选择电动机时已有了足够大的安全系数的话，S可选的更小。
当磁粉离合器与负载直接联接，且负载转矩为已知时，可直接由负载转矩乘以一个1.5~3的系数，来选取适当的离合器。
当离合器/制动器用于GD2较大的负载的启动、制动时，或用于离合动作较频繁的
场合时，则必须考虑离合器/制动器的发热。
离合器/制动器摩擦面所产生的热（啮
合能）E如下：
E=
GD2×nr2
TC
————————————
（2）
×
7150
（J）
TC±TL
式中：
-：
加速（启动）联接
+：
减速（制动）联接
TC：
离合器时为传递转矩（该值取决于激磁电流）（N.m）
制动器时为制动转矩（该值取决于激磁电流）（N.m）
TL：
折合到离合器轴上的负载转矩（N.m）
GD2：
折合到离合器轴上的负载飞轮矩（N.m2）
nr：
主动侧与从动侧相对滑差转速（r/min）
nr
GD2
联接时间如下：
t=
（S）——————————————————（3）
TC±TL
375
×
式中：
-：
加速联接
+：
减速联接
选用时，根据由式
（2）求得的每次联接所产生的啮合能E及啮合频率，查图五看其是否在许用啮合能曲线之内，如果不在曲线之内，即使从转矩的观点来看是合适的型号也不可选用，而只能选用较大的型号。
图五是当转速n≥1000r/min时绘制的曲线，当转速n<1000r/min时，由于离合器/制动器的自然散热能力降低，啮合能应由下式进行换算：
En=E×PPn（N.m）————（4）
式中：
En：
换算为n>1000r/min后的啮合
能
E：
由式
（2）求得的啮合能
P：
转速n≥1000r/min时的许用滑差功率（图二所示）
Pn：
实际转速所对应的许用滑差功率（图二所示）
当啮合频率大于每小时50次时，则必须认为是连续滑差，而不能认为是断续滑差，此时应按下式换算为连续滑差功率：
P=2×E×f（W）———————（5）
式中：
2：
安全系数
E：
由式
（2）求得的啮合能（N.m）
f：
啮合频率（次/小时）
然后参照图
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