[發明專利]一種磁液粘滯阻尼特性測試裝置

在審

• 申請號: 201810158982.5
• 申請日: 2018-02-10
• 公開（公告）號: CN110160914A
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 李國斌
• 申請（專利權）人: 寧波市華順磁業有限公司
• 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

一種磁液粘滯阻尼特性測試裝置，包括薄壁桶形無磁轉子，恒定間隙，內、外極靴環，上、下導磁環片，永磁環，導磁體，貯液環，扭矩與轉速傳感器等部件構成，其特征是：內、外極靴環之間形成恒定間隙，并通過貯液環同心定位；內、外極靴環其中之一與導磁體緊固連接，另一個與上導磁環片形成可調間隙；永磁體夾在上、下導磁環片之間，并可上下移動；下導磁環片與導磁體相接觸；磁液注入恒定間隙和貯液環內；薄壁桶形無磁轉子同心插入恒定間隙內，轉動后對磁液形成剪切作用，并將其粘滯阻尼特性轉換為剪切扭矩被扭矩和轉速傳感器測定；其優點是測試數據只包含磁液的粘滯阻尼特性、磁場較低時磁液不會流走，精度高。

技術領域：

本發明涉及一種磁流變液和磁性液體(以下統稱為磁液)粘滯阻尼特性的測試方法與裝置，尤其是在磁場磁化作用下的磁液材料的粘滯阻尼特性測試裝置，同時也適用于磁流變液阻尼減振與制動裝置的設計，還適用于磁性液體或磁流體材料的粘度特性測試。

背景技術：

磁液是由磁性粒子通過表面活性劑穩定分散于某種載液中而生成的具有磁性的固液二相功能材料，其整體形態、微觀結構和粘滯阻尼等特性受外加磁場的約束和控制，在密封、阻尼減振、電磁濾通、高品質音響、傳感、制動等多方面具有非常廣泛的應用前景。磁液在磁場中和不同溫度下的粘滯阻尼特性研究尤其重要，是其應用研究的基礎。當外加磁場低于某臨界值時，磁液中磁性粒子的布朗熱運動占主導地位，不易發生鏈狀序化，整體材料的粘滯阻尼特性與普通流體相同；但是在外加強磁場作用下，磁液表現出極強的磁化增粘特性，而且這種磁化增粘特性與磁化時間有關。磁化增粘特性對于阻尼減振、制動等功用是有益的，但是對于密封和高品質音響等功用是有害的。因此無論是對磁流變液還是磁性液體均需要測定其不同溫度下的粘滯阻尼特性或粘度特性隨外加磁場強度和時間的變化曲線，以確定不同磁液材料的工作磁場，并為密封及阻尼減振等器件的優化設計提供依據。

普通的流體粘度測試方法不適于磁液的磁化粘滯阻尼性能的測試。一方面在現有粘度測試設備上，無法方便對其施加強磁場，即使是施加了外磁場，一些靠重力作用的粘度計也無法使用，因為磁力會大于重力的作用。另一方面普通方法每次需要的液體樣品數量較大。

中國專利CN1737531A和CN2802498Y給出的磁性液體表觀粘度的測試方法采用磁性液體密封相近的聚磁結構，通過增加或減少聚磁結構中永磁體塊的數量來控制外加約束磁場的強度，這樣作一方面每次更換永磁塊不方便，另一方面約束磁場的變化是不連續的，無法準確測定臨界工作磁場，同時該專利也未給出工作磁場強度的測定方法。中國專利CN2099316U中給出的測定方法是在傳統運動粘度測試方法的一種改進，雖然采用電磁線圈實現了外加磁場的連續變化，但是很難在較長時間內達到并維持較高的磁場強度，而且每次測試時需要大量的磁液樣品和耗費較多的電能，特別是電磁線圈在工作時會產生大量的熱，難以控制被測樣品的溫度，尤其是較難實現低溫磁化粘度特性的測定。

中國專利ZL201010290643.6和ZL201310463664.7提供一種采用永磁體作磁源、約束磁場連續可調的磁液磁化粘度測試方法與裝置，主要由導磁定環、導磁動環(或導磁轉子)、永磁環和極靴環以及恒定間隙和可調間隙構成。磁液被約束在導磁定環和導磁動環之間的恒定柱面間隙內，該恒定間隙一方面要提供連續可調的磁場，對磁液材料施加連續可調的磁化作用，另一方面還要對磁液施加連續可調的剪切作用。調速電機通過扭矩與轉速測試裝置、轉軸帶動導磁動環(或導磁轉子)轉動，使恒定間隙內的材料樣品受到剪切作用，材料樣品的粘度特性轉換為剪切力并以扭矩的形式被扭矩傳感器測定。這樣雖然解決了磁場強弱可調和低溫粘度測試問題，但這樣作的不足之處在于，導磁動環(或導磁轉子)與導磁定環之間有較強的磁力作用，因此要想維持其間的同心定位和相對轉動，就必須在其間設置一組轉動軸承。這樣，所測定的扭矩就不完全是來自于磁液的剪切粘度，還有一部分是由支撐導磁動環 (或導磁轉子)轉動的軸承阻力構成，另外，導磁轉子及其支撐軸承仍具有較大的轉動慣性力，因此在測試磁液粘度特性之前，首先要測一下沒有磁液的情況下系統的轉動扭矩的大小，以便于從磁液的粘度測試數據中減除，結果使測量精度大大降低。另外磁液在無磁場約束時，會從恒定間隙內流走。

發明內容：