基于磁粉離合器的柔性板料折彎機(jī)設(shè)計(jì)

基于磁粉離合器的柔性板料折彎機(jī)設(shè)計(jì)

板料折疊機(jī)是完成板料折疊的壓力設(shè)備。采用簡單的一般模型，可以將金屬板的材料折疊到一定的幾何形狀。配用相應(yīng)的模具，還可以作沖槽、淺拉伸、沖壓和壓波紋等。在生產(chǎn)實(shí)踐中，我們發(fā)現(xiàn)在電器、電子、儀器儀表、日用五金等工業(yè)部門，急需一種噸位可調(diào)、安全可靠的折彎設(shè)備。目前廣泛使用的折彎機(jī)是采用電器控制液壓加載，即采用一對油缸直接作用于導(dǎo)軌兩邊，油缸壓力驅(qū)動(dòng)裝有折彎模具的滑塊。如果板料沒有放在中心位置，或兩個(gè)油缸中有泄漏情形時(shí)，往往因偏載滑塊出現(xiàn)傾斜，導(dǎo)致被折彎零件的加工質(zhì)量和精度下降。針對上述問題，可以對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，解決承受偏載時(shí)，滑塊傾斜問題。圖1為改進(jìn)后的液壓折彎機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，圖中軸銷A、B、C固定在機(jī)架上，主油缸水平放置，當(dāng)活塞桿2伸出時(shí)，主擺桿3通過連桿4使被動(dòng)擺桿5同步轉(zhuǎn)動(dòng)，它們同時(shí)推動(dòng)滑塊6向下運(yùn)動(dòng)。這樣即使承受偏載時(shí)，滑塊仍能保持水平，不會傾斜。1液壓傳動(dòng)效率較低上述折彎設(shè)備工作平穩(wěn)，振動(dòng)噪聲可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求，雖然能在較大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，柔性加載，適合需大噸位的板料加工，但是由于傳動(dòng)壓力損失和泄漏，液壓傳動(dòng)效率較低，一般僅為75%～80%，影響工作機(jī)的正常運(yùn)行，泄漏存在安全隱患等缺陷，污染場地，這些都嚴(yán)重限制在對環(huán)境要求較高的制造業(yè)中的應(yīng)用，如電器電子、儀器儀表制造中。為此，我們應(yīng)用磁粉離合器的工作特性，設(shè)計(jì)了結(jié)構(gòu)簡單，可實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，柔性加載的板料折彎機(jī)。1.1勵(lì)磁圈連通保護(hù)重新設(shè)計(jì)的柔性板料折彎機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖如圖2所示。電動(dòng)機(jī)通過換向器驅(qū)動(dòng)磁粉離合器轉(zhuǎn)子，磁粉離合器在沒有勵(lì)磁電流時(shí)，由于散沙似的磁粉象液體一樣不能阻礙主、從動(dòng)件之間的相對運(yùn)動(dòng)，離合器處于分離狀態(tài)；勵(lì)磁線圈通電，所產(chǎn)生的主磁通沿設(shè)置的磁路形成閉合回路，磁粉離合器轉(zhuǎn)子與定子之間的磁粉迅速磁化，并沿磁路結(jié)成鏈狀固態(tài)，定子與轉(zhuǎn)子產(chǎn)生嚙合力，從而實(shí)現(xiàn)力矩傳遞。這個(gè)嚙合力大小與勵(lì)線圈的電流或電壓呈線性關(guān)系，如圖3所示，只要通過改變勵(lì)磁線圈的電流或電壓可以得到所需要的相應(yīng)大小轉(zhuǎn)矩。經(jīng)減速器，主動(dòng)被動(dòng)齒輪增矩和傳動(dòng)螺母傳動(dòng)螺桿、主擺桿增力，就可獲得滑塊上所需要的壓力。2磁粉器設(shè)計(jì)2.1溫度對磁粉轉(zhuǎn)子的影響普通磁粉離合器結(jié)構(gòu)如圖4所示，它雖有較好的工作特性，但是在高速端運(yùn)行時(shí)，由于定子、轉(zhuǎn)子分別與磁粉圓周摩擦，摩擦面積大，導(dǎo)到磁粉離合器發(fā)熱，工作溫度迅速增高甚至達(dá)到居里溫度磁性消失，即使采用其它的一些冷卻方式，由于溫度變化引起勵(lì)磁線圈電阻變化，從而導(dǎo)致勵(lì)磁電流變化，由于勵(lì)磁電流直接影響轉(zhuǎn)矩，所以導(dǎo)致工作機(jī)工作壓力不穩(wěn)定。2.2星架回轉(zhuǎn)系統(tǒng)一種行星式磁粉離合器的設(shè)計(jì)，很好的解決了普通磁粉離合器發(fā)熱的問題，這種行星式磁粉離合器在高速端運(yùn)行時(shí)只須與相應(yīng)的電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩匹配，其優(yōu)勢更為明顯。所以它的體積可以更小，制造成本更低。其結(jié)構(gòu)圖如圖5所示。行星式磁粉離合器的工作原理是：電機(jī)驅(qū)動(dòng)行星架轉(zhuǎn)動(dòng)。勵(lì)磁線圈沒有通電時(shí)，行星輪5以電機(jī)的輸入轉(zhuǎn)速繞定子（外殼）4公轉(zhuǎn)，由于采用了特殊非飽合磁路設(shè)計(jì)和200目以上球狀磁粉，線圈產(chǎn)生的有效磁通能在瞬間（0.005～0.01s）起作用。因此，當(dāng)接通電源時(shí)，行星輪上的磁粉帶，能快速與定子（外殼）嚙合。由于磁粉離合器的勵(lì)磁電流或電壓與轉(zhuǎn)矩形成的線性關(guān)系，隨著勵(lì)磁電流或電壓的增大，行星輪上的磁粉帶與定子（外殼）的嚙合力也隨之增大，輸出轉(zhuǎn)矩增大。同時(shí)，由圖6特性曲線可知，輸出轉(zhuǎn)矩只對應(yīng)某一電流值，而與轉(zhuǎn)速無關(guān)，因此，通過勵(lì)磁電流或電壓的值改變輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。通過多次試驗(yàn)，行星式磁粉離合器由于摩擦是一個(gè)點(diǎn)的嚙合摩擦，摩擦面積小，且裝在高速端運(yùn)行輸出轉(zhuǎn)矩小，很好地解決了磁粉離合器發(fā)熱的問題。同時(shí)在制造過程中，采用了剩磁較少的工業(yè)純鐵，所以這種行星式磁粉離合器輸出轉(zhuǎn)矩重復(fù)性大大提高。2.3電機(jī)轉(zhuǎn)速的確定電機(jī)的調(diào)整范圍是指電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)額定負(fù)載時(shí)所能達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速nmax與最低轉(zhuǎn)速nmin之比：當(dāng)勵(lì)磁電流最大時(shí)，由于在電磁吸引力的作用下，隨著轉(zhuǎn)速升高，吸引力越大，5和4兩輪嚙合越緊密，使其5n=0,iH54=0,此時(shí)n5max=n1,即最大輸出轉(zhuǎn)速為電機(jī)額定轉(zhuǎn)速。當(dāng)勵(lì)磁電流=0時(shí)，即行星輪5上的磁粉帶與轉(zhuǎn)動(dòng)定子（外殼）脫離，此時(shí)n4max=0，由此可知，此結(jié)構(gòu)的離合器使機(jī)器在0至額定轉(zhuǎn)速間實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。2.4多級加載的電機(jī)系統(tǒng)加載的柔性和穩(wěn)定性是指當(dāng)滑塊接觸到加工零件時(shí)，即不能沖擊也不能無力。為了達(dá)到穩(wěn)定柔和的加載效果，電機(jī)功率不變，通過增加磁粉離合器的勵(lì)磁電流或電壓，就可達(dá)到工作所需的壓力。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，設(shè)計(jì)中采用了無級加載的方式。如圖7所示，由于采用了電壓可從0～100v內(nèi)任意調(diào)整，即實(shí)現(xiàn)了無級加載。滑塊的工作壓力也能從