Design of a magnetorheological fluid clutch

Clutches are the machine elements which connect the engine of a system with the rest of the system. During the engagement, the driving disc or discs transfer the power of the engine to the driven disc through the torque. A Magnetorheological Fluid Clutch utilizes magnetorheological fluid to achie...

Πλήρης περιγραφή

Λεπτομέρειες βιβλιογραφικής εγγραφής
Κύριος συγγραφέας: Κούρτης, Λάμπρος
Άλλοι συγγραφείς: Kourtis, Lampros
Γλώσσα:English
Έκδοση: 2024
Θέματα:
Διαθέσιμο Online:https://hdl.handle.net/10889/26745
id nemertes-10889-26745
record_format dspace
spelling nemertes-10889-267452024-03-08T19:25:36Z Design of a magnetorheological fluid clutch Σχεδιασμός μαγνητορεολογικού συμπλέκτη Κούρτης, Λάμπρος Kourtis, Lampros Magnetorheological fluid clutch Yield stress Transferred torque Bingham mode Magnetorheological fluid Μαγνητορεολογικος συμπλέκτης Όριο ροής Μεταφερόμενη ροπή Μοντέλο Bingham Μαγνητορεολογικά ρευστά Clutches are the machine elements which connect the engine of a system with the rest of the system. During the engagement, the driving disc or discs transfer the power of the engine to the driven disc through the torque. A Magnetorheological Fluid Clutch utilizes magnetorheological fluid to achieve the engagement and the torque transfer. Magnetorheological fluids are liquids in which ferromagnetic particles are immersed. When the fluids are placed within a magnetic field the particles form chains in the direction of the field, drastically changing the properties of the fluid. The biggest change has to do with the yield stress. These fluids flow after a certain yield stress has been exceeded, thus increasing the shear stress they exert. The flow model for these smart fluids is Bingham's model. A MRF clutch creates an external magnetic field in order to stimulate the MRF. In this diploma thesis, a magnetorheological clutch in various geometric configurations and input currents has been investigated. Initially the magnetic problem was solved using ANSYS Magnetostatic software. Then after the magnetic field was known, it was used to find the yield stress. Finally fluid flow problem was solved using ANSYS Fluent. The shear stress of the MRF used to calculate the torque the clutch can transfer. Then the Torque Current curves are made for every configuration. Moreover Torque Radius curves were made in order to determine the best configuration. Finally it was calculated the power consumption for each configuration. In conclusion, the MRF clutches can controllably transfer large amount of torque. Οι συμπλέκτες είναι το στοιχειό μηχανής που συνδέει την κινητήρια μονάδα ενός μηχανολογικού συστήματος με το υπόλοιπο σύστημα. Κατά τη διάρκεια της σύμπλεξης, ο οδηγός δίσκος, ή δίσκοι μεταφέρει/ρουν την ενέργεια του κινητήρα μέσω της ροπής που στρέψης που ασκούν στον/στους οδηγούμενο/ους δίσκο/δίσκους. Ένας μαγνητορεολογικός συμπλέκτης χρησιμοποιεί μαγνητορεολογικά ρευστά για να επιτύχει τη σύμπλεξη και τη μεταφορά ροπής. Τα μαγνητορεολογικά ρευστά είναι υγρά στα οποία βρίσκονται βυθισμένα φερομαγνητικά σωματίδια. Όταν τα ρευστά βρεθούν εντός μαγνητικού πεδίου τα σωματίδια σχηματίζουν αλυσίδες στη διεύθυνση του πεδίου, αλλάζοντας δραστικά τις ιδιότητες του ρευστού. Η μεγαλύτερη αλλαγή έχει να κάνει με το όριο ροής. Τα ρευστά αυτά, ρέουν αφού έχει ξεπεραστεί ένα συγκεκριμένο όριο ροής, αυξάνοντας έτσι τη διατμητική τάση που ασκούν. Το μοντέλο ροής για αυτά τα έξυπνα ρευστά είναι το μοντέλο του Bingham. Ένας μαγνητορεολογικός συμπλέκτης δημιουργεί μέσω ηλεκτρομαγνητισμού ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο, με σκοπό να διεγείρει το ρευστό και να μεταφέρει την απαιτούμενη ροπή. Στη παρούσα εργασία εξετάστηκε ένας μαγνητορεολογικός συμπλέκτης σε διάφορες γεωμετρικές διαμορφώσεις και ρεύματα εισόδου. Αρχικά επιλύθηκε το μαγνητικό πρόβλημα χρησιμοποιώντας το λογισμικό ANSYS Magnetostatic. Στη συνέχεια αφού το μαγνητικό πεδίο έγινε γνωστό, χρησιμοποιήθηκε προκείμενου να βρεθεί το όριο ροής του ρευστού. Τέλος πρόβλημα ροής του ρευστού επιλύθηκε με τη χρήση του ANSYS Fluent. Μέσω της διατμητικής τάσης του ρευστού βρέθηκε η ροπή που μπορεί κάθε φορά να μεταφέρει ο συμπλέκτης. Έπειτα κατασκευάστηκαν οι καμπύλες Ροπή-Ρεύμα για κάθε διαμόρφωση. Επίσης κατασκευάστηκαν καμπύλες Ροπή-Ακτίνα Δίσκου για να βρεθεί μια βέλτιστη διαμόρφωση. Τέλος υπολογίστηκε η ενέργεια που καταναλώνει ο συμπλέκτης. Συμπερασματικά οι μαγνητορεολογικοί συμπλέκτες μπορούν ελεγχόμενα να μεταφέρουν μεγάλα ποσά ροπής. 2024-03-07T06:53:27Z 2024-03-07T06:53:27Z 2024-03-04 https://hdl.handle.net/10889/26745 en application/pdf
institution UPatras
collection Nemertes
language English
topic Magnetorheological fluid clutch
Yield stress
Transferred torque
Bingham mode
Magnetorheological fluid
Μαγνητορεολογικος συμπλέκτης
Όριο ροής
Μεταφερόμενη ροπή
Μοντέλο Bingham
Μαγνητορεολογικά ρευστά
spellingShingle Magnetorheological fluid clutch
Yield stress
Transferred torque
Bingham mode
Magnetorheological fluid
Μαγνητορεολογικος συμπλέκτης
Όριο ροής
Μεταφερόμενη ροπή
Μοντέλο Bingham
Μαγνητορεολογικά ρευστά
Κούρτης, Λάμπρος
Design of a magnetorheological fluid clutch
description Clutches are the machine elements which connect the engine of a system with the rest of the system. During the engagement, the driving disc or discs transfer the power of the engine to the driven disc through the torque. A Magnetorheological Fluid Clutch utilizes magnetorheological fluid to achieve the engagement and the torque transfer. Magnetorheological fluids are liquids in which ferromagnetic particles are immersed. When the fluids are placed within a magnetic field the particles form chains in the direction of the field, drastically changing the properties of the fluid. The biggest change has to do with the yield stress. These fluids flow after a certain yield stress has been exceeded, thus increasing the shear stress they exert. The flow model for these smart fluids is Bingham's model. A MRF clutch creates an external magnetic field in order to stimulate the MRF. In this diploma thesis, a magnetorheological clutch in various geometric configurations and input currents has been investigated. Initially the magnetic problem was solved using ANSYS Magnetostatic software. Then after the magnetic field was known, it was used to find the yield stress. Finally fluid flow problem was solved using ANSYS Fluent. The shear stress of the MRF used to calculate the torque the clutch can transfer. Then the Torque Current curves are made for every configuration. Moreover Torque Radius curves were made in order to determine the best configuration. Finally it was calculated the power consumption for each configuration. In conclusion, the MRF clutches can controllably transfer large amount of torque.
author2 Kourtis, Lampros
author_facet Kourtis, Lampros
Κούρτης, Λάμπρος
author Κούρτης, Λάμπρος
author_sort Κούρτης, Λάμπρος
title Design of a magnetorheological fluid clutch
title_short Design of a magnetorheological fluid clutch
title_full Design of a magnetorheological fluid clutch
title_fullStr Design of a magnetorheological fluid clutch
title_full_unstemmed Design of a magnetorheological fluid clutch
title_sort design of a magnetorheological fluid clutch
publishDate 2024
url https://hdl.handle.net/10889/26745
work_keys_str_mv AT kourtēslampros designofamagnetorheologicalfluidclutch
AT kourtēslampros schediasmosmagnētoreologikousymplektē
_version_ 1799945002541907968