[實(shí)用新型]雙線圈式磁流變液流變特性測試裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220023358.2
• 申請日: 2012-01-19
• 公開（公告）號(hào): CN202471552U
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉新華;李奇;劉友會(huì);劉浩;劉永志;熊揚(yáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N11/14
• 分類號(hào): G01N11/14
• 代理公司: 徐州支點(diǎn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32244
• 代理人: 劉新合

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型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(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

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(xiàn)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(jié)構(gòu)，這種鏈狀結(jié)構(gòu)使磁流變液的粘度急劇增大，剪切屈服應(yīng)力也近似成線性迅速增大，呈現(xiàn)出類似固體的性質(zhì)。當(dāng)磁場消失后，又迅速表現(xiàn)為牛頓流體的性質(zhì)，磁流變液的流變特性的變化可以在毫秒級(jí)的時(shí)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(diǎn)之一，磁流變液流變特性主要變現(xiàn)為剪切屈服應(yīng)力和粘度。

目前，對磁流變液的測試方式和測試系統(tǒng)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(zhuǎn)式和平行碟片旋轉(zhuǎn)式兩種。管道模式可以得到較高的剪切速率，但是在高強(qiáng)度磁場作用下被極化的鐵磁顆粒會(huì)在管道中聚集而母液沿管道流出，導(dǎo)致管道中磁流變液的濃度增大，造成測試結(jié)果偏高，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生壁面滑移效應(yīng)，造成測試結(jié)果不準(zhǔn)確；同心圓筒旋轉(zhuǎn)式測試因其內(nèi)外圓筒直徑不相等會(huì)產(chǎn)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(zhuǎn)測量方式，當(dāng)?shù)D(zhuǎn)速度過高時(shí)，磁流變液中的鐵磁顆粒會(huì)在離心力的作用下向圓盤邊緣聚集，造成測試結(jié)果不準(zhǔn)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(jié)構(gòu)是由鐵磁性材料制成一個(gè)導(dǎo)磁回路和容腔，在容腔內(nèi)設(shè)置一個(gè)旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)圓盤上設(shè)有旋轉(zhuǎn)軸，在旋轉(zhuǎn)軸的表面裝有應(yīng)變片，通過測試旋轉(zhuǎn)軸的變形可以計(jì)算出扭矩的大小。通過分析發(fā)現(xiàn)：測試圓盤在磁場中承受的載荷是尺寸的指數(shù)函數(shù)，加大圓盤的半徑與厚度的比值可以提高系統(tǒng)的分辨率。但由于旋轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)尺寸的增大會(huì)導(dǎo)致制作的困難和裝置運(yùn)行的穩(wěn)定性；另一方面，該設(shè)備的扭矩測試部位只能位于轉(zhuǎn)動(dòng)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(shè)備無法調(diào)節(jié)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(nèi)的現(xiàn)有測試設(shè)備中都采用單線圈提供磁場，不能提供均勻的磁場，導(dǎo)致測試結(jié)果不準(zhǔn)確。?

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實(shí)用新型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(shí)可以進(jìn)行間隙調(diào)節(jié)，便于測量。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)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(jī)、機(jī)架、上端蓋、下端蓋、轉(zhuǎn)動(dòng)軸、固定軸、霍爾傳感器、溫度傳感器、運(yùn)動(dòng)盤和靜止盤，電機(jī)固定在機(jī)架上，電機(jī)通過輸入齒輪與轉(zhuǎn)動(dòng)軸連接，還包括間隙調(diào)節(jié)裝置、第一線圈和第二線圈，間隙調(diào)節(jié)裝置分別與上端蓋和轉(zhuǎn)動(dòng)軸連接，轉(zhuǎn)動(dòng)軸與下部的運(yùn)動(dòng)盤連接，靜止盤與固定軸相連，運(yùn)動(dòng)盤和靜止盤構(gòu)成測試腔，靜止盤下部設(shè)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(shè)有扭矩傳感器，下端蓋固定在機(jī)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(shù)和半徑相同，第一線圈與第二線圈平行設(shè)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(yōu)選的，間隙調(diào)節(jié)裝置包括預(yù)緊彈簧、螺旋內(nèi)套、螺旋外套、調(diào)節(jié)盤、刻度標(biāo)桿和刻度指針，螺旋內(nèi)套與轉(zhuǎn)動(dòng)軸連接，螺旋外套與螺旋內(nèi)套螺紋連接，預(yù)緊彈簧設(shè)置在螺旋內(nèi)套和螺旋外套之間，刻度標(biāo)桿設(shè)置在螺旋外套上部，調(diào)節(jié)盤和刻度指針設(shè)置在螺旋內(nèi)套的上部。

優(yōu)選的，測試腔是由剖面呈U型的運(yùn)動(dòng)盤和剖面呈W型的靜止盤構(gòu)成的環(huán)形測試腔。

優(yōu)選的，測試腔的上下表面為粗糙面。

優(yōu)選的，靜止盤上設(shè)有隔磁盤。

優(yōu)選的，下端蓋上分別設(shè)有散熱液注入口和散熱腔，轉(zhuǎn)動(dòng)軸中心設(shè)有磁流變液注入孔，靜止盤上設(shè)有磁流變液流出口，磁流變液流出口上設(shè)有流出閥裝置。

優(yōu)選的，流出閥裝置包括密封環(huán)、彈簧、導(dǎo)管、導(dǎo)向套筒和閥手，密封環(huán)設(shè)置在導(dǎo)管上端，導(dǎo)向套筒與導(dǎo)管嵌套連接，彈簧設(shè)置在導(dǎo)向套筒與導(dǎo)管之間，閥手設(shè)置在導(dǎo)管下端。

優(yōu)選的，運(yùn)動(dòng)盤的內(nèi)側(cè)面和靜止盤的外側(cè)面設(shè)有密封圈。