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磁流变体是一种智能材料,无外加磁场时呈现牛顿流体的流动特性,而在磁场作用下其表观粘度迅速增加并呈现类似固体的力学性质,这使得它近年来在制动等工程领域有着广泛的应用。辅助刹车是石油钻机重要的设备之一,本论文应用磁流变体技术进行了一种新型辅助刹车的开发研究,这对于提高钻机的装备水平具有一定的实际意义。
论文提出了搅拌型磁流变体辅助刹车方案,其基本原理是利用磁流变体表观粘度在外加磁场作用下迅速变大时,对旋转的叶片产生一定的阻力,从而形成刹车的制动力矩。论文研究了该辅助刹车的工作理论,建立了刹车制动时的力学模型,结合磁流变体的本构方程推导了制动力矩的理论计算式。分析了影响搅拌型磁流变体辅助刹车制动力矩的各种因素,进行了辅助刹车的初步设计,确定了刹车结构参数、磁路及材料等关键参数。在以上基础上制造了辅助刹车模型,利用开发的实验台进行了辅助刹车特性实验研究,实验表明:理论分析与实验结果相一致,并具有优越的外特性。