西安工程大学本科毕业设计（论文）
转矩激磁电流图4-3 激磁电流-力矩特性曲线
（2）磁粉离合器的滑差特性
滑差特性是指当激磁电流保持不变时，其传达的转矩不受传动件与从动件之间差速(滑差转速)的影响，即静力矩与动力矩无差别。其特性曲线如图4-4所示。这是因为磁粉离合器主要是靠磁粉的剪切力来传递力矩的。由图4-4还可以看到，当滑差速度较小时，力矩大致是相等的；当滑差速度比较大对，力矩减小。这是由于在滑差速度较大时，磁粉受离心力作用而使剪切力降低，或者由于磁粉分布不均造成力矩减小。
转矩激磁电流
滑差速度r╱min
图4-4 滑差速度-力矩特性曲线
（3）磁粉离合器的其他特性
磁粉离合器除了上述两种基本特性外还具有以下几种优点： (1)用较小的激磁功率可控制较大的传递功率，功率放大倍数大；
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(2)响应速度快，运转平稳：
(3)可在滑差状态下长期工作，主、从动转子不易磨损； (4)结构简单，维护方便，工作可靠性高。 4.4.3磁粉离合器的应用
目前在纺织、造纸、印刷等行业中广泛使用卷绕系统，但是对于～般的卷绕系统，随着卷取机在卷取过程中的进行，其卷材卷径是逐渐增大的，而根据力矩的定义，卷取机卷取力矩M与张力F及卷径D的关系如下：
M=F×D／2 (4-7)
由公式(1)可得：在力矩M一定时，随着卷径D的不断增加，张力F是不断减小的，但是在纺织、造纸、印刷行业中又希望张力F能保持恒定，所以，为了保证卷径变化时板材张力F保持恒定，就要求卷取力矩必须随卷径的变化而处于动态调整中。为此必须寻找一种执行元件来实现恒张力的要求。
根据工艺要求、经济性和外型尺寸上的综合考虑，在卷取机恒张力控制系统中采用磁粉离合器作为执行元件，这主要是由于磁粉离合器传递的转矩与激磁电流之间存在着线性关系，因此，可以通过改变激磁电流的大小来控制转矩的大 小。其控制系统如下所述：卷取张力控制系统由张力传感器、张力控制仪、磁粉离合器组成，可对卷取机卷取时的实时张力进行自动检测、自动调整，保持张力恒定。卷取时的张力通过张力检测辊作用在张力传感器上，张力控制仪把张力传感器检测到的实时张力与设定张力进行比较、运算，产生控制信号，驱动磁粉离合器执行张力控制。
张力给定 控制器 十 一 执行电机 辊轴 张力检测 图4-5 电机张力控制系统方框图
4.5磁粉离合器的选择
4.5.1 磁粉离合器具有三种工作状态：
（1）当磁粉离合器励磁电流足够大时，从动转子与主动转子的接合力足够大而连成一体，处于“同步”工作状态；
（2）当磁粉离合器励磁电流逐渐减小到一定值时，磁粉离合器虽仍能传递扭矩，
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但接合力减小而出现滑转，从动件转速低于主动件转速，磁粉离合器处于“滑差”工作状态；
（3）当磁粉离合器励磁电流小于某一数值时，磁粉离合器所能传递的转矩小于负载力矩，从动件转速为零，磁粉离合器处于全滑差工作状态。磁粉离合器、制动器的选用应根据具体的使用场合来确定。根据控制的目的、对象、使用条件大致可分为以下几种类型： （1）单纯离合制动用
这种使用条件的特点是除启动、制动的过程外，主从动转子之间无滑差，且启、制动的频率较低(低于每小时10次)，负载的GD2较小(小于从动件GD2的5倍)。在此条件下，当电机功率确定后，可按电机的额定转矩，从系列产品中选取一种合适的型式，按下式确定转矩： T?9545P（/n?S） 式中：T——所需转矩，Nm； P——电机输出功率，kW； n——电机额定转速，r／min； S——安全系数。
安全系数视具体情况确定，一般取1.5—3，但当选择电机时已经有了足够大的安全系数时，|S可选得更小。当负载转矩已知时，可直接以负载转矩乘以一个1．5—3的系数来选取。
(2)大惯量负载与频繁启动、制动
当离合器、制动器用于GD2较大的负载启动、制动或用于离合动作较频繁的场合时，应该考虑离合器、制动器的发热，按照连接时产生的啮合能，并参照离合器、制动器的许用滑差功率来选用，即使从转矩的计算是合适的型号也不可选用，而应该选用更大一级的产品(计算略)。 (3)连续滑差条件下使用
这种使用条件的特点是在整个或大部分运行过程中，离合器、制动器的主、从动构件间转速不同步，存在着程度不同的滑差。连续工作的制动器当然是处于100％的滑差条件下运行的，张力控制是典型的连续滑差使用条件。在这种条件下，除考虑工作所需的转矩外，主要是按许用滑差功率选择。许用滑差功率按下式计算：
P?0.105T?nr
式中： T——滑差转矩，Nm；
nr——滑差转速，r／min。
当用于间歇工作状态下，且每次动作的滑差功率为已知时，可按下式换算成平均滑差功率来选择：
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P?P12?t1?P22?t2
T式中：P1——t1时间内的滑差功率，W； P2——t2时间内的滑差功率，W； T——动作周期。
由于在本次设计中主要是要使纤维束能动张力恒定的输送，这就要就输送线速度必须一致，从而也就要就放卷辊的转速可调，所以我们需要的是第3种，也就是能够在连续在滑差条件下使用的磁粉离合器。 4.5.2磁粉种类和参数的选择
磁粉的性能参数
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是设计离合器的依据，通常应根据设计的原始参数和技术
要求选用合适的磁粉材料、粒度、配方和填量；用相应的运转状态下磁粉的磁化曲线和剪切力特性曲线作为设计依据。
对磁粉的要求是导磁率高剩磁小(矫顽力低)耐磨
对于自动调节系统用的离合器应具有静特性的稳定性磁粉的种类很多表列出，常见原粉材料有关性能由于材料本身性能表面形状粒度分度流动性振实密度抗氧化耐磨性不同，因而不同原粉传递的转矩和寿命也不同。羰基铁粉磁性能好， 但在高温下易被氧化和烧结，耐热性不好 。FeCO Ni 粉是在高炉中用氮气保护喷制的，球状粉占多数且磁粉表面形成氧化膜，工作时不易磨去因而磁粉的耐磨二磁粉种类和参数的选择磁粉的性能参数是设计离合器的依据。通常应根据设计的原始参数和技术要求选用合适的磁粉材料粒度配方和填量；用相应的运转状态下磁粉的磁化曲线和剪切力特性曲线作为设计依据，对磁粉的要求是导磁率高剩磁小(矫顽力低)耐磨； 对于自动调节系统用的离合器应具有静特性的稳定性磁粉的种类很多。常见原粉材料有关性能由于材料本身性能、表面形状、粒度分度、流动性、振实密度、抗氧化、耐磨性不同，因而不同原粉传递的转矩和寿命也不同，羰基铁粉磁性能好，但在高温下易被氧化和烧结耐热性不好；FeCO Ni粉是在高炉中用氮气保护喷制的，球状粉占多数且磁粉表面形成氧化膜，工作时不易磨去，因而磁粉的耐磨性和抗氧化性较好，它可不经过处理直接混入适当润滑剂加以跑合，待扭矩稳定后即可使用。这种粉可较长时间保存其性能不变，磁粉粒度的分布对离合器传递的扭矩T有一定的抗氧化性较好，它可不经过处理直接混入适当润滑剂加以饱合，待扭矩稳定后即可使用，这种粉可较长时间保存，其性能不变。磁粉粒度的分布对离合器传递的扭矩T有一定的影响，磁粉排列得愈紧密，工作间隙中所剩下的空气隙愈小，则其磁感应强度和导磁率愈高磁粉颗粒的球形度和流动性密切有关，球形度愈高，其流动性愈好。这样在接通和断开离合器的激磁电流时，有利于提高磁粉进入和退出工作间隙的速度，有利于提高离合
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器的快速性，此外还有利于离合器在滑差工况下减少其工作面的磨损。目前由国外进口的张力控制系统用的离合器中的磁粉，由于考虑其他因素，其中70%呈土豆状，80%呈球形而我国生产的磁粉，30%呈土豆状 ，70%呈球形。
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