[實用新型]一種磁流變液流變特性的測試系統

無效

• 申請號: 200920158286.0
• 申請日: 2009-06-09
• 公開（公告）號: CN201517988U
• 公開（公告）日: 2010-06-30
• 發明（設計）人: 趙海濤;余黎明;夏云玲
• 申請（專利權）人: 趙海濤
• 主分類號: G01N11/14
• 分類號: G01N11/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本實用新型涉及一種可控流體材料的流變特性的測試系統，尤其是指一種磁流變液的測試裝置。

技術背景：

磁流變液是一種新型的智能流體材料，流變特性通過磁場可控是其最基本的特征。在外部磁場的作用下，其表觀粘度發生顯著的變化，由液體變為類固體，剪切屈服強度發生數量級的變化，這種特性使得它成為近年來研究的熱門材料。對磁流變液的流變特性進行準確的測試和評估是應用本材料的前提。

現有技術中磁流變液流變特性的測試裝置采用了平行的雙圓盤式的結構，圓盤由軟磁材料制造。勵磁線圈與圓盤同軸或軸線平行放置，當電流通過勵磁線圈后，兩圓盤間產生垂直穿透圓盤盤面的磁場，從而使其間的磁流變液產生磁流變效應。上圓盤的作旋轉運動，下圓盤固定，造成中間磁流變液的剪切流動，通過測量傳遞的扭矩可獲得磁流變液的剪切強度值。

這種結構具有以下不足：

1.由于兩個圓盤的直徑遠大于其間隙的厚度，而且兩圓盤間存在較強的磁力吸引作用，因此由于兩個圓平面加工精度的影響和在使用中受到不平衡磁力的作用，間隙的厚度易發生波動，造成磁流變液膜厚度的波動。

2.用于調整圓盤間距的螺紋絲杠的配合間隙會造成圓盤間隙的實際值和設定值的誤差。

3.在圓盤結構中，剪切速率沿徑向分布是不均勻的。

4.空間開放式的線圈易產生較大的磁場泄露，造成圓盤處的磁場分布不均勻，如圓盤邊緣處磁場方向與剪切方向不垂直，并可能影響扭矩傳感器。

5.圓盤旋轉會由于離心力造成磁流變液向圓周流動，產生表面彎月效應。

因此在剪切速率不均勻和磁場強度不均勻的情況下，對圓盤進行面積分得到的扭矩必然會存在較大誤差，所以這種結構無法準確和可靠地測試磁流變液的流變特性。

發明內容：

為克服平行的雙圓盤式結構的缺陷，本實用新型提出了一種環狀液膜剪切式的磁流變液測試裝置。該裝置包括驅動組件、磁流變液剪切組件、電磁鐵組件、扭矩傳遞組件、扭矩傳感器、支撐架和數據采集與控制系統：

驅動組件由步進電機、驅動盤和攪動磁環組成，用于驅動磁流變液剪切組件內的磁流變液膜產生剪切運動。

磁流變液剪切組件由磁流變液槽、兩個固定磁環和磁流變液組成，兩個磁環固定在磁流變液槽的內壁上，磁流變液填充在兩個固定磁環和攪動磁環之間的縫隙里形成磁流變液膜。攪動磁環受步進電機驅動旋轉，帶動其兩側的磁流變液膜作剪切流動并產生扭矩。

電磁鐵組件用于產生磁場并將磁流變液剪切組件的扭矩傳遞給扭矩傳遞組件，包括電磁鐵殼、電磁鐵芯、線圈和線圈擋板。線圈纏繞在電磁鐵芯上，通過線圈擋板限定其位置，電磁鐵芯和電磁鐵殼通過螺釘固定連接。

扭矩傳遞組件包括扭矩傳遞軸、軸承座、軸承蓋和兩個推力球軸承，兩個推力球軸承上下夾緊扭矩傳遞軸，軸承座和軸承蓋通過螺釘壓緊推力球軸承。扭矩傳遞組件用于將電磁鐵組件的扭矩傳遞給扭矩傳感器，并消除電磁鐵組件的徑向擾動。

支撐架包括上平臺、中平臺、底板和四根支柱，上述各組件及扭矩傳感器均固定連接在支撐架上。

數據采集與控制系統包括扭矩檢測、磁場強度檢測、步進電機轉速控制和電流強度控制裝置，用于采集扭矩傳感器的扭矩信號，還用于采集磁流變液剪切組件中的磁場強度信號，還用于向驅動組件提供控制信號來控制步進電機的轉速，還用于控制電磁鐵組件內線圈的電流強度。

本裝置的漏磁很小，裝夾方便，測試過程中磁流變液膜的厚度穩定，測試精度較高，無磁流變液離心現象，測試過程能實現自動化。

附圖說明：

圖1是本實用新型的機械裝置剖面示意圖；

圖2是本實用新型的電磁鐵殼的俯視圖，顯示霍爾片開孔方式；

圖3是測試系統總成。

具體實施方式：

本裝置適用于磁流變液的剪切強度測試，包括驅動組件、磁流變液剪切組件、電磁鐵組件、扭矩傳遞組件、扭矩傳感器、支撐架和數據采集與控制系統。

如附圖1所示，本實用新型具體結構如下：

驅動組件由步進電機1、驅動盤3和攪動磁環4組成，為整個測試裝置提供動力。驅動盤3由非磁性材料鋁制成，通過螺釘固定連接在步進電機1的輸出軸上，攪動磁環4通過過盈配合固定在驅動盤3上，步進電機通過螺釘固定在上平臺2上。