Durability Investigation of a Disc-Type Clutch with Electrorheological Fluid

Olszak, Artur

doi:10.5604/01.3001.0016.1608

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Durability Investigation of a Disc-Type Clutch with Electrorheological Fluid

Autorzy

Olszak Artur

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0016.1608

Warianty tytułu

Badanie trwałości sprzęgła wiskotycznego tarczowego z cieczą elektroreologiczną

Języki publikacji

Abstrakty

The article concerns experimental research on the durability of a viscotic disc-type clutch with an electrorheological fluid. Viscotic clutches are currently used in the power transmission of multiple machines. The development of the viscotic clutch design is possible due to the use of working fluids with electrorheological properties, which renders it possible to control the drivetrain with the use of an electric current. The durability of the clutches with electrorheological fluid is important in determining the possibility of industrial use. On the basis of bench tests of a viscotic disc clutch, the article presents considerations regarding the operating factors of the clutch. These factors considerably impact the durability of the clutch and its components, including the working fluid.

Artykuł dotyczy badań eksperymentalnych trwałości wiskotycznego sprzęgła tarczowego z cieczą elektroreologiczną. Sprzęgła wiskotyczne są obecnie stosowane w układach przeniesienia napędu wielu maszyn. Rozwój konstrukcji sprzęgieł wiskotycznych jest możliwy w wyniku zastosowania jako cieczy roboczej cieczy elektroreologicznej, co umożliwia sterowanie napędem za pomocą prądu elektrycznego. Istotnym problemem, decydującym o możliwości aplikacji przemysłowej sprzęgieł z cieczą elektroreologiczną, jest ich trwałość. W artykule, na postawie badań stanowiskowych wiskotycznego sprzęgła tarczowego z cieczą elektroreologiczną, przedstawiono rozważania dotyczące czynników eksploatacyjnych, mających zasadniczy wpływ na trwałość sprzęgła wiskotycznego i jego elementów, w tym samej cieczy roboczej

Słowa kluczowe

durability clutches with intelligent fluids brakes with intelligent fluids electrorheological fluids disc-type clutch

trwałość sprzęgło z cieczami inteligentnymi hamulec z cieczami inteligentnymi ciecze elektroreologiczne sprzęgło wiskotyczne tarczowe

Wydawca

Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich

Czasopismo

Tribologia

Rocznik

2022

Tom

nr 4

Strony

39--50

Opis fizyczny

Bibliogr. 45 poz., fot., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Olszak Artur

Łukasiewicz Research Network – New Chemical Syntheses Institute, Nitric Acid Research Group, Tysiąclecia Państwa Polskiego 13a Ave., 24-110 Puławy, Poland

https://orcid.org/0000-0002-1713-4596

Bibliografia

1. Qader I. N., Kök M., Dagdelen F., Aydogdu Y.: Review of Smart Materials Researches and Applications. El-Cezerî Journal of Science and Engineering Vol. 6, No. 3, 9, 2019, pp. 755-788. doi:10.31202/ecjse.562177.
2. Dong Y. Z., Seo Y., Choi H. J.: Recent development of electro-responsive smart electrorheological fluids. SoftMatter 15, 2019, 3473–3486.
3. Kęsy Z.: Sprzęgła z cieczami elektro– i magnetoreologicznymi. Monografia. Wydawnictwo Politechniki Radomskiej, Radom 2008.
4. Olszak A., Osowski K., Kęsy A., Kęsy Z.: Modelling and testing of a hydrodynamic clutch filled with electrorheological fluid in varying degree. Journal of Intelligent Material Systems and Structures. 2019,Volume: 30 Issue: 4, 2019, pp: 649-660,DOI: 10.1177/1045389X18818780.
5. Kęsy Z.: Modelowanie i badanie elektroreologicznych i magnetoreologicznych cieczy roboczych. Wydawnictwo Politechniki Radomskiej, Radom 2009.
6. Milecki A.: Ciecze elektro- i magnetoreologiczne oraz ich zastosowania w technice. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 2010.
7. Duan X., Chen H., He Y., Luo W.: Enhancing Yield Stress of Electrorheological Fluids with Liquid Crystal Additive. Journal of Physics D Applied Physics Letter, 2000, Vol. 33, No. 26, pp. 696–699.
8. Inoue A., Maniwa S., Ise Y., Oda H.: Electrorheological Effect of Liquid Crystalline Polymers. 5th International Conference on “Electro – Rheological Fluids, Magneto – Rheological Suspensions and Associated Technology”. Sheffield 1995, pp. 385–394.
9. Nakamura T., Saga N., Nakazawa M.: Thermal Effects of a Homogeneus ER Fluid Device. Journal of Intelligent Material Systems and Structures 2003, Vol. 14, No. 2, pp. 87–91.
10. Oh H.–U., Onoda J., Minesugi K.: Semiactive Isolator with Liquid–Crystal Type ER Fluid for Momentum–Wheel Vibration Isolation. Transactions of the ASME, Vol. 126, April 2004,pp. 272–277.
11. Rhee E. J., Park M. K., Yamane R., Oshima S.: A Study on Relation Between Flow Characteristics and Cluster Formation of Electrorheological Fluid Using Visualization. Experiments in Fluids 34, 2003, pp.326–323.
12. Kęsy Z., Mędrek G., Osowski K., Olszak A., Migus M., Musiałek I., Musiałek K., Kęsy A.: Characteristics of Electrorheological Fluids. Encyclopedia of Smart Materials. Reference Module in Materials Science and Materials Engineering, Elsevier, 2020 pp. 1-26. doi:10.1016/B978-0-12-815732-9.00012-7
13. Kęsy Z. Badanie trwałości hamulca wiskotycznego z cieczą elektroreologiczną. Hydraulika i Pneumatyka, 4/2011, s. 10-13.
14. Ziąbska E., Musiałek I., Olszak A., Kęsy Z.: Ocena trwałości elektroreologicznych cieczy roboczych. Hydraulika i Pneumatyka, 3,2013, s. 8-11.
15. Olszak A., Ziąbska E., Osowski K., Kęsy A., Kęsy Z.: Durability of hydraulic clutches filled with electrorheological fluids. Czasopismo Techniczne Mechanika 5-M/2016, pp. 87 – 101, DOI:10.4467/2353737XCT.16.288.6120.
16. Ziąbska E., Duchowski J., Olszak A., Osowski K., Kesy A, Kesy Z., Choi S. B.: Wear forms of electrorheological fluids working in a hydraulic clutch system. Smart Materials and Structures, Volume26, Number 9, 095032, (19 pp), https://doi.org/10.1088/1361-665X/aa78dc.
17. Kęsy Z., Kęsy A., Mędrek G., Olszak A., Osowski K.: Electrorheological Fluid Based Clutches and Brakes, Reference Module in Materials Science and Materials Engineering, January 2019, DOI:10.1016/B978-0-12-803581-8.11722-9.
18. Olszak A., Ziąbska E., Osowski K., Kesy A., Kesy Z.: Durability of Hydraulic Clutches Filled with Smart Fluids. The 14th IFToMM World Congress, Taipei, Taiwan, 25-30 October, 2015.
19. Ziąbska E.: Badanie trwałości sprzęgła hydraulicznego z cieczą elektroreologiczną. Rozprawa doktorska. Uniwersytet Technologiczno-Humanistyczny, Wydział Mechaniczny. Radom 2016.
20. Johnson A. R., Makin J., Bullough W. A., Firoozian R., Hosseini-Sianaki A.: Fluid durability in a high sped electro-rheological clutch. Journal of Inteligent Material Systems and Structures, Vol. 4, 1993,https://doi.org/10.1177/1045389X9300400412.
21. Gurka M., Adams D., Johnston L., Petricevic R.: New electrorheological fluids — characteristics and implementation in industrial and mobile applications, 2009 Journal of Physics ConferenceSeries149012008.
22. Davidson J. R., Krebs H. I.: An Electrorheological Fluid Actuator for Rehabilitation Robotics. DOI10.1109/TMECH.2018.2869126, IEEE/ASME Transactions on Mechatronics TMECH-02-2018-7624.
23. Stevens N. G., Sproston J. L., Stanway R.: An Experimental Study of Electro-Rheological Torque Transmission. Journal of Mechanisms, Transmissions, and Automation in Design, 1988, Vol.110/183.
24. Nakamura T., Saga N., Nakazawa M.: Variable viscous control of a homogeneous ER fluid device considering its dynamic characteristics. Mechatronics 14 (2004) p. 55–68.
25. Skup Z.: Wybrane problemy konstrukcyjne i badawcze cylindrycznego sprzęgła elektroreologicznego. Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej 258, Mechanika 74, Rzeszów-Bystre, 2008. DYNKON 2008 XIII Sympozjum Dynamiki Konstrukcji.
26. Tan K. P., Stanway R., Bullough W. A.: AN electro-rheological (ER) robotic system: controller validation, trend study, comparison with dc servomotors, position repeatability. International Journal of Modern Physics, 2006, B VOL. 22, NO. 29 https://doi.org/ 10.1142/S0217979208039964.
27. Tan K. P., Johnson A.R., Stanway R., Bullough W.A.: Model validation of the output reciprocating dynamic responses of a twin electro-rheological (ER) clutch mechanism. Mechanism and Machine Theory 42 (2007) 1547–1562.
28. Tan K. P., Stanway R., Bullough W.A.: Braking responses of inertia/load by using an electro-rheological(ER) brake. Mechatronics 17(6) 2007: p. 277-289, DOI:10.1016/j.mechatronics.2007.04.005.
29. Choi S., Yook J., Choi M, Nguyen Q. H., Lee Y., Han M.: Speed Control of DC Motor using Electrorheological Brake System. Journal of Intelligent Material Systems and Structures, 18 (12),December 2007, pp. 1191 – 2007, DOI: 10.1177/1045389X07083135.
30. Nikitczuk J., Weinberg B., Mavroidis C.: Control of Electro-Rheological Fluid Based Torque Generation Components For Use in Active Rehabilitation Devices. Smart Materials and Structures, Volume 16,Issue 2, 2007, pp. 418-428.
31. Tian Y., Yu H., Meng Y., Wen S.: A Prototype of an Exercising Bicycle based on Electrorheological Fluids. Journal of Intelligent Material Systems and Structures 2006 17: 807. DOI: 10.1177/1045389X06057535.
32. Choi S. B., Lee D. Y.: Rotational motion control of a washing machine using electrorheological clutches and brakes. IMechE Vol. 219. Mechanical Engineering Science. 2005, pp. 627 – 637, DOI:10.1243/095440605X31472.
33. Kim K. S., Choi S. B., Cho M.S.: Vibration Control of a Wire Cut Discharge Machine Using ER Brake Actuator. Journal of intelligent material systems and structures, Volume 13, Issue 10, October 2002, pp.621– 624, DOI: 10.1177/1045389X02013010002.
34. Papadopoulos C. A.: Brakes and Clutches Using ER Fluids. Mechatronics, No. 8, 1998, pp. 719–726.
35. Monkman G. J.: Exploitation of compressive stress in electrorheological coupling. Mechatronics Vol.7, No. 1, 1997, pp. 2-36.
36. Madeja J.: Kształtowanie charakterystyk sprzęgła hydrokinetycznego za pośrednictwem elektroreologicznejcieczy roboczej. Rozprawa doktorska. Politechnika Radomska, Wydział Mechaniczny, Radom 2005.
37. Musiałek I.: Badanie charakterystyk zespolonego sprzęgła hydraulicznego z elektroreologiczną cieczą roboczą. Rozprawa doktorska. Politechnika Świętokrzyska. Wydział Mechatroniki i Budowy Maszyn. Kielce 2008.
38. Bullough W. A., Johnson A. R., Hosseini-Sianaki A., Makin J., Firoozian R.: The electro-rheological clutch: design, performance characteristics and operation. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part I: Journal of Systems and Control Engineering, vol. 207, 2, 1993, pp. 87-95.
39. Skup Z.: Factors influencing load transmission through electrorheological cylinder clutch. Journal of Theoretical And Applied Mechanics 47, 1, pp. 91-107, Warsaw 2009
40. Gonon P., Foulc J.N.: Temperature dependence of particle–particle interactions in electro rheological fluids. Journal of Applied Physics 87, 3563(2000); https://doi.org/10.1063/1.372388.
41. Mohammad B. Ayani, Hosseini L.: The Effect of Temperature and Electric Field on the Behavior of Electrorheological Fluids. 14th Annual (International) Mechanical Engineering Conference – May 2006 Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran.
42. Kęsy A., Kęsy Z., Musiałek I., Migus M.: Ocena właściwości cieczy elektroreologicznych i magnetoreologicznych pod kątem zastosowań praktycznych. Problemy Eksploatacji, 2007, nr 3, pp. 95-112.
43. Kęsy Z. Badanie właściwości cieczy elektroreologicznych podczas przepływu ciśnieniowego. Problemy eksploatacji. 3-2008, s. 156-176.
44. Ziąbska E., Kęsy Z.: Ciecze ektroreologiczna jako ciecz robocza sprzęgła hydraulicznego. Inżynieria Maszyn. R. 17, z. 4, 2012, s. 67-75.
45. Olszak A., Osowski K., Motyl P., Mędrek G., Zwolak J., Kęsy A., Kęsy Z., Choi S. B.: Selection of materials used in viscous clutch with ER fluid working in special conditions. Frontiers in Materials. Volume 6, article 139, 2019. pp. 1 -13. doi: 10.3389/fmats.2019.00139.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-7de19903-d223-41b5-a5a7-55d3231d6b5e