[發明專利]一種雙線圈式磁流變液流變特性測試裝置

有效

• 申請號: 201210015728.2
• 申請日: 2012-01-19
• 公開（公告）號: CN102539288A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 劉新華;李奇;劉友會;劉浩;劉永志;熊揚
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01N11/14
• 分類號: G01N11/14
• 代理公司: 徐州支點知識產權代理事務所(普通合伙) 32244
• 代理人: 劉新合

技術領域

本發明涉及一種雙線圈式磁流變液流變特性測試裝置，屬于物理測試裝置技術領域。

背景技術

磁流變液是一種流變特性可控的智能流體，在零磁場下表現為低粘度的牛頓流體的特征；在外加磁場作用下懸浮液中的磁性顆粒被極化成平行于磁場線方向的鏈狀結構，這種鏈狀結構使磁流變液的粘度急劇增大，剪切屈服應力也近似成線性迅速增大，呈現出類似固體的性質。當磁場消失后，又迅速表現為牛頓流體的性質，磁流變液的流變特性的變化可以在毫秒級的時間里完成。由于磁流變液流變特性容易控制且效果明顯，使其成為熱門研究材料。磁流變液流變特性的測試是研究的重點之一，磁流變液流變特性主要變現為剪切屈服應力和粘度。

目前，對磁流變液的測試方式和測試系統還處于探討性研制階段，對磁流變液流變特性的測試主要有兩種模式：管道模式和剪切模式，剪切模式又分為同心圓筒旋轉式和平行碟片旋轉式兩種。管道模式可以得到較高的剪切速率，但是在高強度磁場作用下被極化的鐵磁顆粒會在管道中聚集而母液沿管道流出，導致管道中磁流變液的濃度增大，造成測試結果偏高，同時還會產生壁面滑移效應，造成測試結果不準確；同心圓筒旋轉式測試因其內外圓筒直徑不相等會產生扇形磁場，在測試原理上本身就存在缺陷；對于平行碟片旋轉測量方式，當碟片旋轉速度過高時，磁流變液中的鐵磁顆粒會在離心力的作用下向圓盤邊緣聚集，造成測試結果不準確。

1998年德國研制出了專門用于磁流變液流變特性測試的儀器，其結構是由鐵磁性材料制成一個導磁回路和容腔，在容腔內設置一個旋轉圓盤，在容腔中充滿磁流變液，通電后，磁力線垂直穿過圓盤和磁流變液；旋轉圓盤上設有旋轉軸，在旋轉軸的表面裝有應變片，通過測試旋轉軸的變形可以計算出扭矩的大小。通過分析發現：測試圓盤在磁場中承受的載荷是尺寸的指數函數，加大圓盤的半徑與厚度的比值可以提高系統的分辨率。但由于旋轉圓盤置于容腔中，容腔的尺寸必然隨著圓盤尺寸的增大而增大，結構尺寸的增大會導致制作的困難和裝置運行的穩定性；另一方面，該設備的扭矩測試部位只能位于轉動軸上，由于受到不平衡磁場力和支承摩擦力矩的影響，限制了測量精度；此外該設備無法調節容腔間隙，使測量不方便。

另外，在包括前述德國研制的儀器在內的現有測試設備中都采用單線圈提供磁場，不能提供均勻的磁場，導致測試結果不準確。?

發明內容

針對上述現有技術存在的問題，本發明提供一種雙線圈式磁流變液流變特性測試裝置，能有效地提高測量精度，同時可以進行間隙調節，便于測量。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種雙線圈式磁流變液流變特性測試裝置，包括電機、機架、上端蓋、下端蓋、轉動軸、固定軸、霍爾傳感器、溫度傳感器、運動盤和靜止盤，電機固定在機架上，電機通過輸入齒輪與轉動軸連接，還包括間隙調節裝置、第一線圈和第二線圈，間隙調節裝置分別與上端蓋和轉動軸連接，轉動軸與下部的運動盤連接，靜止盤與固定軸相連，運動盤和靜止盤構成測試腔，靜止盤下部設有霍爾傳感器和溫度傳感器，固定軸穿過下端蓋，固定軸的下端設有扭矩傳感器，下端蓋固定在機架上，第一線圈與上端蓋連接，第二線圈與下端蓋連接，所述的第一線圈和第二線圈的匝數和半徑相同，第一線圈與第二線圈平行設置，第一線圈和第二線圈之間的距離等于線圈的半徑，測試腔距第一線圈和第二線圈的距離相等。

優選的，間隙調節裝置包括預緊彈簧、螺旋內套、螺旋外套、調節盤、刻度標桿和刻度指針，螺旋內套與轉動軸連接，螺旋外套與螺旋內套螺紋連接，預緊彈簧設置在螺旋內套和螺旋外套之間，刻度標桿設置在螺旋外套上部，調節盤和刻度指針設置在螺旋內套的上部。

優選的，測試腔是由剖面呈U型的運動盤和剖面呈W型的靜止盤構成的環形測試腔。

優選的，測試腔的上下表面為粗糙面。

優選的，靜止盤上設有隔磁盤。

優選的，下端蓋上分別設有散熱液注入口和散熱腔，轉動軸中心設有磁流變液注入孔，靜止盤上設有磁流變液流出口，磁流變液流出口上設有流出閥裝置。

優選的，流出閥裝置包括密封環、彈簧、導管、導向套筒和閥手，密封環設置在導管上端，導向套筒與導管嵌套連接，彈簧設置在導向套筒與導管之間，閥手設置在導管下端。

優選的，運動盤的內側面和靜止盤的外側面設有密封圈。