[实用新型]机械挠动自适应控制机构的起电装置

说明书

本实用新型涉及一种起电装置，尤其是在机械转轴转动过程中的机械挠动自适应控制机构的起电装置。

在某些工程机械的使用过程中，存在一个困扰着工程人员的问题——挠动问题，亦即机械的转轴在转动过程中向上下左右等方向的摆动。挠动会磨损机械零件，缩短零件寿命，这对精密机械部件及不耐磨部件犹为致命。传统的做法是选择刚度较大的材料来制作转轴，然而其效果并不显著。

利用电流变流体(简称ER流体)的可调控特性，一种ER装置已被设计：将转轴的一端浸入ER流体中，给ER流体加上高电压，使之固化，就可阻碍转轴的挠动。机构的控制装置由贴在转轴上的应变片和计算机组成。应变片把挠度等信息传输给计算机，计算机处理了这些信息后会向ER装置发出指令，通过调节高压电源来控制ER流体的固化程度，从而起到控制挠动的作用。这种装置结构复杂，价格昂贵，而且反应迟缓，属于事后控制。

本实用新型的目的是提供一种机械挠动自适应控制机构的起电装置，它不仅为电流变流体提供了高压电源，而且省去了计算机等控制装置，使结构大为简化。

本实用新型的目的是这样实现的：将控制装置转轴与机器转轴机械连接在一起，聚氯乙烯圆柱体固定在装置转轴上，可随机器转轴一起转动，它与空间位置固定不动的聚四氟乙烯半圆筒相互摩擦，产生正负电荷。结果聚四氟乙烯半圆筒内表面的电荷(负电荷)被金属片所收集，通过金属片与金属圆环传到电刷而由导线接在ER装置的负极。聚氯乙烯圆柱体外表面产生的电荷(正电荷)被金属片所收集，并通过导线引出，而接于ER装置的正极。用ER流体的电流变效应来控制机械挠动。

本实用新型利用摩擦起电的原理，使两种绝缘材料聚氯乙烯与聚四氟乙烯相互摩擦，然后用两块金属片收集摩擦所产生的电荷，产生高电压，用之来固化ER流体。经我们实验验证，本实用新型所产生的电压大小与有效接触面积(即金属片所能收集电荷的面积)，两种绝缘材料结合紧密程度，及转轴转速成正比。转轴转速越高(此时，挠度越大)，本实用新型所产生的电压越大，ER流体固化程度越高，对挠动阻碍作用越大，因此本装置具有自适应的特点。

本实用新型的具体结构由以下的实施例及其附图给出。

图1是ER流体控制挠动的结构装置方框图。

图2是本实用新型的结构装置方框图。

图3是根据本实用新型提出的机械挠动自适应控制机构的起电装置剖面图。

由图1的方框图知，结构装置由机械转动部分、应变片、计算机、外电源和ER装置组成。当结构产生挠动后由应变片检测，所得信号送入计算机系统处理后，接通外电源，从而供给ER装置工作。图2给出采用本实用新型可代替原有的整个控制系统的结构装置方框图。

下面结合图3详细说明依据本实用新型提出的具体装置的细节及工作情况：

该装置由转动部分和固定部分组成。转动部分由绝缘材料聚氯乙烯制成的圆柱体(1)和转轴(3)组成，圆柱体(1)固定在穿过其中轴线的转轴(3)上。在聚氯乙烯圆柱体(1)的侧面刻有一浅槽，其上镶有一金属片(6)。在圆柱体的底面镶有一细金属圆环(5)，金属圆环(5)通过金属片(8)与金属片(6)相连。固定于周围空间的电刷(4)与金属圆环(5)相接触。固定部分为聚四氟乙烯制成的截面为Ω的带耳半圆筒(2)，带耳半圆筒(2)内表面亦镶有一金属片(7)，金属片(7)与聚四氟乙烯半圆筒(2)内表面相平。在聚四氟乙烯半圆筒的两个耳部(13)有四个螺孔(12)。

使用时，转轴(3)与机器转轴(9)机械连接在一起。通过螺孔(12)用螺栓将聚四氟乙烯半圆筒固定于旋转机器转轴附近的周围空间，调节四个螺栓可改变聚四氟乙烯半圆筒(2)与聚氯乙烯圆柱体(1)之间的间隙。聚氯乙烯圆柱体(1)随转轴(3)与机器转轴(9)一起转动，它与空间位置固定不动的聚四氟乙烯半圆筒(2)相互摩擦，产生正负电荷。结果聚四氟乙烯半圆筒(2)内表面的电荷(负电荷)被金属片(6)所收集，通过金属片(8)、金属圆环(5)，传到电刷(4)而由导线(11)接至ER装置的负极。聚氯乙烯圆柱体(1)外表面产生的电荷(正电荷)被金属片(7)所收集，并通过导线(10)引出，而接于ER装置的正极。机械转速越高，转轴挠度越大，装置所产生电压越大，通过ER流体的电流变效应可控制机械的挠动。