Durability of hydraulic clutches filled with electrorheological fluids

• Autorzy: Olszak A. , Ziąbska E. , Osowski K. , Kęsy A. , Kęsy Z.

Identyfikatory

DOI

10.4467/2353737XCT.16.288.6120

Warianty tytułu

PL

Trwałość sprzęgieł hydraulicznych z cieczami elektroreologicznymi

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the results of experimental tests concerning the durability of two devices, using three different electrorheological fluids as working fluids. They were: a cylinder viscous brake and a dual clutch, consisting of a cylinder viscous clutch and a hydrokinetic clutch. The concept of the control of devices filled with electrorheological working fluids involves the impact of the electric field of variable intensity on the working fluid and thus causes changes of sheer stress in it. It also changes the transmitted torque. The studies show that the most important factors affecting the durability of a viscous brake and a dual clutch are: sealing of the workspace, including the electrorheological fluid, electrorheological fluid type, electrodes and electrical wire insulation, supplying high voltage from the power supply. Another essential factor is that the durability of the electrorheological fluid, defined by the rate of wear, is found within the ranges reported in the literature and does not differ significantly from the magnetorheological fluid durability.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych trwałości dwóch urządzeń, w których zastosowano trzy różne ciecze elektroreologiczne jako ciecze robocze. Były to: wiskotyczny hamulec cylindryczny oraz sprzęgło zespolone, składające się z wiskotycznego sprzęgła cylindrycznego i sprzęgła hydrokinetycznego. Koncepcja sterowania urządzeń z elektroreologicznymi cieczami roboczymi polega na oddziaływaniu polem elektrycznym o zmiennym natężeniu na ciecz roboczą i wywoływaniu w ten sposób zmian naprężeń stycznych w cieczy roboczej, a tym samym zmian przenoszonego momentu obrotowego. Z przeprowadzonych badań wynika, że najistotniejszymi czynnikami wpływającymi na trwałość hamulca wiskotycznego i sprzęgła zespolonego są: uszczelnienie przestrzeni roboczej, w której znajduje się ciecz elektroreologiczna, rodzaj cieczy elektroreologicznej, izolacja elektrod i przewodów elektrycznych, doprowadzających wysokie napięcie z zasilacza oraz że trwałość cieczy elektroreologicznych, zdefiniowana za pomocą stopnia zużycia, mieści się w zakresach podawanych w literaturze. Ponadto nie odbiega znacznie od trwałości cieczy magnetoreologicznych.

Słowa kluczowe

EN

durability; viscous clutches; viscous brakes; hydrokinetic clutch; adaptive fluids

PL

trwałość; sprzęgła wiskotyczne; hamulce wiskotyczne; sprzęgła hydrokinetyczne; ciecze adaptacyjne

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej im. Tadeusza Kościuszki
• Czasopismo: Czasopismo Techniczne. Mechanika
• Rocznik: 2016
• Tom: Y. 113, iss. 5-M
• Strony: 87--101
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., wz., il., tab., wykr.

Twórcy

autor

Olszak A.

• New Chemical Syntheses Institute, Puławy

autor

Ziąbska E.

• Institute of Applied Mechanics and Energetics, Faculty of Mechanical Engineering, Kazimierz Pulaski University of Technology and Humanities in Radom

autor

Osowski K.

• Institute of Applied Mechanics and Energetics, Faculty of Mechanical Engineering, Kazimierz Pulaski University of Technology and Humanities in Radom

autor

Kęsy A.

• Institute of Applied Mechanics and Energetics, Faculty of Mechanical Engineering, Kazimierz Pulaski University of Technology and Humanities in Radom

autor

Kęsy Z.

• Institute of Applied Mechanics and Energetics, Faculty of Mechanical Engineering, Kazimierz Pulaski University of Technology and Humanities in Radom

Bibliografia

• [1] Papadopoulos C.A., Brakes and Clutches Using ER Fluids, Mechatronics 8, 1998, 719–26.
• [2] Li H.W, Du H., Design and Experimental Evolution of a Magnetoreological Brake, Int. J. Adv. Manuf. Technol, 21, 2003, 508–515.
• [3] Stevens N., Sproston J., Stanway R., An Experimental Study of Electro–rheological Torque Transmission, Transaction of the ASWE, Vol. 110, June 1988, 182–188.
• [4] Kesy Z., Prospects for the Control of a Torque Converter Using Magnetic Fluid, International Colloquium – Innovative Actuators for Mechatronic Systems, Londyn 1995, 10.1–10.3 2.
• [5] Conrad H., Electrorheological Fluids: Characteristics, Structure and Mechanisms, FED–Vol. 164, Electro-Rheological Flow, ASME, 1993, 99–113.
• [6] Stanway R., Smart Fluids: Current and Future Developments, Material Sciences and Technology, Vol. 20, 2004, 931–939.
• [7] Weiss D. et al., High Strength Magneto- and Electro-Rheological Fluids, SAE Technical Paper 932451, 1993, 425–430.
• [8] Fertman V.E., Magnetic Fluids Guide Book: Properties and Applications, Hemisphere Publishing Corporation, 1990.
• [9] Nakamura T., Saga N., Nakazawa M., Impedance Control of a One Shaft-Type Clutch Using Homogeneous Electrorheological Fluid, Journal of Intelligent Material Systems and Structures, Vol. 13, No. 7–8, 2002, 465–469.
• [10] Inoue A, Ryu U., Nishimura S., Caster-walker with Intelligent Brakes Employing ER Fluid Composed of Liquid Crystalline Polysiloxane, Proceedings of the Eighth International Conference on Electrorheological Fluids and Magnetorheological Suspensions, Nice, France 9–13 July 2001, World Scientific Publishing Co. 2002, 23–29.
• [11] Kesy Z., Kesy A., Rudnicki J., An Experimental Study of Controlled Breaker with Magneto-Rheological Working Fluid, [in:] R.M. Parkin, A. Alhaibeh, M.R. Jackson (Ed.), International Conference on Mechatronics ICOM 2003, Professional Engineering Publishing Limited, London 2003, 321– 326.
• [12] Kesy Z., Kesy A., Plocharski J., Jackson M., Parkin R., An Example of Design – Embodiment for Electrorheological Fluid Based Mechatronic Transmission Components, International Journal of Mechatronics 16 (1), 2006, 33–39.
• [13] Park E.J., da Luz L.F. Suleman A., Multidisciplinary Design Optimization of an Automotive Magnetoreological Brake Design, Computers and Structures, 2007.
• [14] Smith A.L., Ulicny J.C., Kennedy L.C., Magnetorheological Fluid Fan Drive for Trucks, Journal of Intelligent Material Systems and Structures, Vol. 18, No. 12/2007, 1131–1136.
• [15] Sztompka P., Krzton-Maziopa, Plocharski J., Electrochemical and Thermal Degradation of Electrorheological Fluids, International Conference ERMR, Philadelphia 2010.
• [16] Gurka M., Adams D., Johnston L., Petricevic R., New Electrorheological Fluids – Characteristics and Implementation in Industrial and Mobile Applications, 11th Conference on Electrorheological Fluids and Magnetorheological Suspensions, Journal of Physics: Conference Series 149, 2009.
• [17] Carlson J.D., What Makes a Good MR Fluid?. 8th International Conference on Electrorheological Fluids and Magnetorheological Suspensions, July 9–13, Nice 2001.
• [18] Juncheol Jeon, Sung Hoon Ha, Min-Sang Seong, Seung-Bok Choi,Young-Min Han, Wear Characteristics of Electrorheological Fluids with Different Base Oil and Particle Concentration, International Journal of Civil Engineering and Building Materials, Vol. 1, No. 1, 2011.
• [19] Iyengar V.R., Alexandridis A.A., Tung S.C., Rule D.S., Wear Testing of Seals in Magneto-Rheological Fluids, Tribology Transactions, 47:1, 2004, 23–28.
• [20] Carlson D.J., MR Fluids and Devices in the Real World, 9th International Conference on Electro-Rheological Fluids, Magneto-Rheological Suspensions and Associated Technology, Beijing 2004, 531–538.
• [21] Whorlow R.W., Rheological Techniques, Second Edition, Ellis Horwood Limited, 1992.
• [22] www.smarttec.co.uk.
• [23] Gene S., Phule P., Rheological Properties of Magnetorheological Fluids, Smart Materials and Stuctures 11, 2002, 140–146.
• [24] Carlson J.D., Magnetorheological Fluid Actuators, Chapter on Magnetorheological Fluid Actuators in Adaptronics and Smart Structures, Jendritza D.J., Janocha H., Springer Verlag, 1997.
• [25] Kesy Z., Kesy A., Olszak A., Jackson M., Parkin R., Modelling of Unsteady-state Motion of Transmission System with Electrically Controlled Viscotic Clutch, Proc 5th Internation Workashop on Research and Education in Mechatronics, Kielce–Cedzyna 2004, 223–227.
• [26] Kesy Z., Kesy A., Jackson M.R., Parkin R.M., Investigation of Viscotic Clutch with Electrorheological Fluid, International Review of Mechanical Engineering, Vol. 2, No. 4, 2008, 592 – 597, .
• [27] Ziabska E., Musialek I., Olszak A., Kesy Z., Durability Assessment of Elektroreological Fluids, Hydraulics and Pneumatics 3/2013, 8–11 (in Polish).
• [28] Plocharski J, Drabik H., Wycislik H., Ciach T., Electrorheological Properties of Polyphenylene Suspensions, Synthetic Metals 88, 1997, 139–145.
• [29] Ziabska E., Olszak A., Kesy Z., B-spline Application in Calculation of Hydrodynamic Torque Converters with Electrrheological Fluids, Mechanic, No. 12, 2013, 43–50 (in Polish).

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017)