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摘要：电梯作为人们日常生活中必不可少的一种交通生活工具，其在乘坐时的的舒适性与安全性必须得到可靠保证。当前，电梯主要朝着是高速化、智能化、信息化的方向发展，而对电梯机械结构及各种零部件的研究却相对较少。因此，本文主要将一种新型智能材料应用到电梯领域中，将磁流变液技术与电梯技术相结合，既可以体现磁流变液的优良特性，又能满足电梯安全技术发展的需求。
0 前言
磁流变液是一种新型智能材料，其主要成分包括金属软磁性颗粒、基载液和稳定剂。当其位于外部磁场中时，其表观粘度会瞬间增加数百倍甚至数千倍，并且表现出和固体相类似的力学特征，而将磁场撤离后的瞬间，它又会迅速复原，表现出其液体的力学行为特性，磁流变液的这种行为特征称之为流变效应[1]。其在磁流变密封[2]、磁流变传动[3]、磁流变减震器[4]等领域已经得到了普遍的应用。基于磁流变液独特的流变效应，磁流变装置常用的工作模式主要有：剪切工作模式、挤压工作模式、流动工作模式。
1 磁流变液密封在电梯中的应用
在实际现场检验中，经常遇到一些涡轮蜗杆传动的曳引机由于长时间使用，发生漏油的现象，而当油污溅到制动轮或制动衬垫表面后，会导致制动力下降，进而将会引发严重的后果。电梯维保单位常常通过定期更换油封来解决电梯驱动主机漏油的问题，但是这一方法并不能从根本上解决这一问题。磁流变液密封是一种非接触式密封，由环装永磁体、导磁极靴以及导磁转轴构成闭合回路，利用永磁体的磁能，在磁流变液间隙产生强弱相间的非均匀磁场。此时磁流变液由液态转变为固态，形成磁流变液O型圈，将间隙紧紧堵死，从而达到密封目的。
2 磁流变液制动器在电梯中的应用
现有曳引式电梯的制动装置主要采用机械式摩擦制动，其制动效果得到了普遍的认可，但是在实际使用中也存在振动冲击大、乘坐舒适性差、噪音大、能耗高、摩擦衬垫易于磨损等问题。这些问题也是导致电梯噪声投诉、电梯故障与安全事故的原因之一。基于磁流变液的剪切工作模式，可以将磁流变制动技术应用到曳引电梯的制动系统中，其具有能耗低、噪声小、结构简单、制动延时短、制动力矩可调可控等优点。因此将磁流变制动技术引入到曳引电梯的制动装置中在一定程度上能够解决传统机械摩擦制动的上述缺点。
如图所示，是一种最简单的圆盘式磁流变制动器，由转轴、密封圈、外壳、制动盘、线圈、隔磁铜套、散热片以及充满外壳与制动盘间的磁流变液组成。当线圈中没有通入励磁电流时，即无外加磁场作用，磁流变液表现出牛顿流体特性，此时由于磁流变液的粘性将产生很小的摩擦阻力；而在线圈中通入励磁电流时，在外壳与制动盘的间隙会产生外加磁场，磁流变液瞬间由液态变为半固体甚至固体，产生阻碍制动盘转动的阻力矩，从而达到制动目的。
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图1 一种圆盘式磁流变制动器
3 磁流变液阻尼器在电梯中的应用
电梯缓冲器作为电梯安全保护的最后一道屏障，电梯轿厢发生蹲底事故时，能够保证轿厢安全落地降低，保证轿厢乘客人员的生命安全。目前，在电梯领域内应用最多的是液压缓冲器、弹簧缓冲器以及聚氨酯缓冲器。磁流变阻尼器主要利用其挤压工作模式，当轿厢蹲底时，磁流变液在轿厢重力的作用下受到挤压，同时磁流变阻尼器又受到自身内嵌的永磁体作用，磁流变液会瞬间发生流变效应，由液态转变为类固体状态，提供恒定的阻尼力。如图3所示，是一种磁流变阻尼器，它主要工作于剪切与挤压的混合工作模式。
从图中可明显看出在永磁体作用下磁路的走向，活塞把阻尼器缸体分为两个腔，当活塞杆在轿厢重力作用下向下运动时，磁流变液受到挤压顺着活塞上的阻尼通道流向另外一个腔。由于活塞阻尼通道两头上的磁场垂直于液体流动方向，故磁流变液六过时发生流变效应，液体的粘稠度变大，从而阻尼力变大，起到缓冲作用。
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图2 磁流变阻尼器工作部分示意图
在日常检验工作中，经常碰到电梯驱动主机异常抖动的现象，目前常见的解决方法是在主机下方安装电梯减震材料。而减震橡胶会随着时间的推移而降低其相应的功效。这时，我们可以考虑将磁流变阻尼器应用到电梯曳引主机的减震降噪中。由于磁流变液的性质稳定，即使常时间使用也不会发生变质，在磁场和驱动主机重力的作用下能够产生有效的可控阻尼力。所谓可控阻尼力是指阻尼力的大小随着驱动主机的振幅的增大而增大，随驱动主机振幅的减小而减小。因此，驱动主机能在一定程度上替代减震橡胶材料应用于电梯曳引主机的减震系统中。
4 结语
将磁流变技术引入到电梯行业领域中，能够提高电梯使用的舒适性与可靠性，但是由于磁流变变技术的发展还尚未成熟，其在电梯领域中的真正大规模的运用还有很长的路要走当前，制约磁流变液在电梯领域应用的主要因素有：（1）磁流变液的制备技术还不完善，其稳定性较差；（2）应用于新型磁流变装置的控制技术尚未成熟。因此，随着磁流变制备技术以及相应控制技术的提高，磁流变液必将在电梯领域中有着更加广阔的应用。
参考文献：
[1] 田朝阳, 张江涛, 郭志军,等. 圆盘式磁流变液制动器理论设计与仿真分析[J]. 拖拉机与农用运输车, 2014(3).
[2] 唐龙, 刘奇, 张登友,等. 磁流变液动密封实验研究[J]. 功能材料, 2008, 39(11):1793-1794.
[3] Dai S, Du C, Yu G, et al. Design, testing and analysis of a novel composite magnetorheological fluid clutch[J]. Journal of Intelligent Material Systems & Structures, 2013, 24(14):1675-1682.
[4] 廖昌荣, 余淼, 陈伟民,等. 磁流变材料与磁流变阻尼器的潜在工程应用[J]. 机械工程材料, 2001, 25(1):31-34.
作者简介：姓名：邬思敏 (1990.10--) 性别：男，湖北省荆州人，硕士，主要研究方向：特种设备检验检测