[實用新型]磁流變液在超聲近場和可調磁場作用下的雙圓筒剪切特性測試平臺

有效

• 申請號: 201720845790.2
• 申請日: 2017-07-12
• 公開（公告）號: CN206876530U
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發明（設計）人: 陳超;強鷺升;王均山;王福飛;菅磊
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01N11/00
• 分類號: G01N11/00
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司32218
• 代理人: 瞿網蘭

技術領域

本實用新型涉及磁流變液材料性能檢測技術，尤其是一種雙作用條件下的磁流變液性能檢測技術，具體地說是一種磁流變液在超聲近場和可調磁場作用下的雙圓筒剪切特性測試平臺。

背景技術

距離超聲波輻射面很近的位置會產生較強的聲輻射力，通過聲輻射力可來操控顆粒的位置、排列顆粒的順序。超聲對微納顆粒的操控應用與其他眾多諸如超聲空化這樣的物理效益一樣，是多年來超聲領域研究的重點之一。

磁流變液是一種流變特性可控的智能材料，其物理狀態和流變特性伺服于外加磁場：在零磁場下其表現出牛頓流體特性；在磁場作用下，呈現出類固體力學高粘度、低流動性的特征，且其流變后的剪切屈服強度與磁場強度存在關系。磁流變液還具有響應快（毫秒級）、連續可調、能耗低等優良特點。很多學者在磁流變液理論領域已經取得了很多成就，但都是集中于磁流變液在磁場和溫度場下的剪切流變特性。

隨著磁流變液應用的越來越廣泛，在不同的領域有著不同的性能要求，由于磁流變液粘度隨磁場增加的響應極快，但是在某些應用要求磁流變液粘度可精確調控并且調控更加廣泛。由于磁流變液是由微米級的軟磁材料顆粒分散于載液所形成的懸浮液，所以在現有超聲近場對微觀顆粒研究的基礎上以及考慮到磁流變液圓筒型剪切模式可靠且結構簡單，發明人選擇向磁流變液施加超聲近場，但目前并沒有多種形態超聲場和磁場耦合下的磁流變雙圓筒剪切效應的測試設備與裝置。

故發明人考慮到該技術領域空白以及成本、直觀性和高效便捷性，設計了磁流變液在超聲近場作用下的雙筒型剪切特性測試平臺，可大規模應用于多場耦合下的磁流變液機理研究。

實用新型內容

本實用新型的目的是針對缺少磁流變液在超聲近場作用下剪切特性測試手段而無法獲得相應的技術參數的問題，設計一種能夠同時向磁流變液施加不同強度超聲場和磁場，并且可檢測在不同強度超聲場和不同強度磁場耦合作用或者單個場分別作用下的磁流變液在超聲近場作用下的雙筒型剪切特性測試平臺。

本實用新型中的技術方案是：

一種磁流變液在超聲近場和無級可調磁場作用下的雙圓筒剪切特性測試平臺，其特征在于：它包括平臺驅動部件、平臺工作部件以及相配套的力矩檢測裝置、轉速檢測裝置和磁場檢測裝置，平臺驅動部件利用電機為動力源，扭矩傳感器測試電機輸出扭矩，中空型光電編碼器測試連接軸輸出的轉速，電機驅動器可對電機轉速進行調節，以實現磁流變液的剪切率無級可調。平臺工作部件立于驅動部件之上并與之相連，平臺工作部件包括轉子、超聲發生和磁場發生三個核心組件。轉子組件包括：連接軸、轉子、導磁環、隔磁板、密封蓋。轉子和導磁環由高磁導率的電工純鐵材料制得，定子輸出端薄壁圓筒結構由鋼制得并插入前兩者中間并且其插入深度可通過墊片調節，各距兩者一定距離，導磁環、定子輸出端和密封蓋三者構成雙圓筒型磁流變液剪切腔。由黃銅材料制得的隔磁板位于剪切腔底部，將轉子和導磁環先粘接后通過螺栓在一起以保證剪切腔的底部密封性。鋁制的連接軸與轉子采用螺紋連接，并且墊入銅質墊片以壓緊軸承，連接軸帶動轉子、隔磁板和導磁環一起旋轉，從而對腔中的磁流變液實施雙邊剪切，為了保證連接的可靠性，轉子轉動的方向應與其上內螺紋的旋向相反。在剪切腔內側設有磁流變液補給腔，對磁流變液在旋轉過程中因慣性的而分布不均進行補給，同時還增加了散熱空間。在剪切腔上部蓋有兩塑料密封蓋，分別距離定子輸出端圓筒結構適當距離，避免磁流變液在旋轉過程中液滴飛濺且避免干擾定子振動模態。在密封蓋和定子上設有磁流變液加注孔，注射器將磁流變液注射入補給腔后流入剪切腔?；诔晸Q能器的超聲發生組件包括：超聲換能器和定子輸出端圓筒結構；換能器的縱振激發輸出端振動從而對容腔中磁流變液施加超聲場，聲場強度可通過激勵信號電壓大小無級調控。在磁場發生組件中，線圈和其尼龍骨架裝配在軸承杯外圓上，而軸承杯與下導磁板通過螺釘緊固，隔磁板由高磁阻的黃銅制得，勵磁線圈產生的磁感線穿透過磁流變液剪切腔并且依次經過定子輸出端圓筒、轉子、軸承杯、下導磁板、導磁套和導磁環形成回路，定子輸出端圓筒由鋼制得；轉子、軸承杯、下導磁板、導磁套和導磁環均由高磁導率的電工純鐵制得，連接軸由鋁制得，整個回路中除了留有靜止件和回轉件的間隙外均保證緊密連接以減小磁阻和磁漏，磁流變液容腔中的磁場強度也可通過調節電流的大小而無級調控。整個工作部件通過支撐套立于平臺驅動部件之上并與之相連。