專利名稱：一種磁流變液流變特性的測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁流變液的特性研究領(lǐng)域，尤其是涉及一種磁流變液流變特性的測試
直O(jiān)
背景技術(shù)：
磁流變液在零磁場下表現(xiàn)為低粘度的可流動的牛頓流體，而在外加磁場作用下懸 浮顆粒被極化形成了平行于磁場的鏈狀柱型結(jié)構(gòu)，這種鏈狀結(jié)構(gòu)阻止了流體的運動，從而 使懸浮液的粘度急劇增大，剪切屈服應力也近似線性增大，表現(xiàn)為類似固體的性質(zhì)，當外加 磁場作用撤除后，它又迅速恢復到原來的流動性質(zhì)。因此，剪切屈服應力和粘度是磁流變液 主要的性能參數(shù)，它們表征著此種材料在磁場作用下的固化程度。目前，對磁流變液流變特性的測試按其工作模式主要可分為剪切模式和管道流模 式兩種，而剪切模式又可分為同心圓筒旋轉(zhuǎn)式和平行碟片旋轉(zhuǎn)式兩種。管道流模式測試雖 然可以得到較高的剪切速率，但是在較高的磁場作用下極化的懸浮顆粒很容易在管道中聚 集而母液卻沿管道流出，導致管道中磁流變液的體積比濃度局部增大，使測量結(jié)果偏高，同 時也會產(chǎn)生壁面滑移效應；同心圓筒旋轉(zhuǎn)式測試因其內(nèi)外圓筒的直徑不相等會產(chǎn)生扇形的 磁場，原理上存在缺陷；而對于平行碟片旋轉(zhuǎn)式測試來說，當?shù)男D(zhuǎn)速度過大，磁流變 液中的懸浮顆粒會受離心力的作用向圓盤邊緣聚集，存在壁面滑移效應；而且測試時磁流 變液的用量較多，比較浪費。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種邊緣聚集效應小，測量結(jié)果準確且磁流變 液耗用量少的磁流變液流變特性的測試裝置。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為一種磁流變液流變特性的測試裝 置，包括支架、電機、轉(zhuǎn)動軸、靜止軸和殼體，所述的殼體固定在所述的支架上，所述的轉(zhuǎn)動 軸的下端伸入所述的殼體內(nèi)且下端部固定設置有轉(zhuǎn)動盤，所述的靜止軸的上端伸入所述的 殼體內(nèi)且上端部固定設置有靜止盤，所述的靜止軸與所述的殼體之間通過軸承配合，所述 的轉(zhuǎn)動盤與所述的靜止盤之間設置有隔磁圓盤和環(huán)形的磁流變液腔，所述的磁流變液腔設 置在所述的隔磁圓盤外，所述的靜止盤上套設有密封環(huán)，所述的密封環(huán)的上沿高于所述的 磁流變液腔，所述的殼體內(nèi)設置有隔磁環(huán)和勵磁線圈，所述的隔磁環(huán)設置在所述的密封環(huán) 與所述的勵磁線圈之間，所述的靜止盤內(nèi)位于所述的磁流變液腔的正下方處設置有霍爾傳 感器和熱電偶，所述的支架上固定設置有扭矩傳感器，所述的靜止軸的下端與所述的扭矩 傳感器聯(lián)接，所述的轉(zhuǎn)動軸的上端與所述的電機的輸出軸相聯(lián)接。所述的殼體上密封固定有導熱端蓋，所述的導熱端蓋內(nèi)設置有環(huán)形的導熱槽，所 述的導熱端蓋上設置有與所述的導熱槽連通的導熱液輸入口和導熱液輸出口。所述的殼體包括上蓋和下蓋，所述的導熱端蓋固定設置在所述的下蓋上，所述的 上蓋的兩側(cè)固定設置有提手，方便上蓋的拆裝。
所述的上蓋上設置有觀察孔，方便觀察殼體內(nèi)部的工作情況，所述的密封環(huán)為透 明密封環(huán)，方便觀察磁流變液的添加用量是否合適。所述的支架上設置有電機升降裝置，所述的電機升降裝置包括絲桿、手輪和電機 支架，所述的支架上設置有升降孔，所述的絲桿的上端與所述的手輪固定連接，所述的絲桿 伸入所述的升降孔中且與所述的電機支架相螺接，所述的絲桿的上端螺接有雙螺母，所述 的絲桿的下端螺接有定位螺母，所述的電機固定連接在所述的電機支架上。所述的熱電偶與溫控儀電連接，所述的霍爾傳感器和所述的扭矩傳感器分別與數(shù) 據(jù)處理系統(tǒng)電連接，所述的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括變送器、數(shù)據(jù)采集卡和上位機。所述的磁流變液腔位于所述的勵磁線圈的中部。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點是由于磁流變液腔設置在隔磁圓盤外，減小了被 測磁流變液的邊緣聚集效應，且減少了磁流變液的耗用量；而將磁流變液腔設置在勵磁線 圈的中部，使得被測磁流變液處的磁場最強且垂直性和均勻性好、發(fā)熱量??；又由于殼體上 密封固定有導熱端蓋，導熱端蓋內(nèi)設置有環(huán)形的導熱槽，可在導熱槽內(nèi)通入導熱液，即可對 長時間工作的磁流變液進行冷卻，也可研究不同溫度對磁流變液流變性能的影響；而支架 上設置有電機升降裝置，可通過手輪調(diào)節(jié)電機的高度，通過電機的升降帶動轉(zhuǎn)動盤移動，實 現(xiàn)轉(zhuǎn)動盤與靜止盤之間間隙距離的調(diào)節(jié)，即實現(xiàn)磁流變液厚度的調(diào)節(jié)，從而可研究厚度對 磁流變液流變性能的影響；此外，扭矩傳感器設置在磁路以外，使其測量不受磁場的影響， 而霍爾傳感器和溫度傳感器設置在磁流變液的下方，能實時檢測當前的磁場和溫度值。


圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明的殼體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為圖2的中A處的放大示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。如圖所示，一種磁流變液流變特性的測試裝置，包括支架1、電機2、轉(zhuǎn)動軸3、靜止 軸4、絲桿5、手輪6、電機支架21和由上蓋71、下蓋72組成的殼體，支架1上設置有升降孔 11，絲桿5的上端與手輪6固定連接，絲桿5伸入升降孔11中且與電機支架21相螺接，絲 桿5的上端螺接有雙螺母52，絲桿5的下端螺接有定位螺母51，電機2固定連接在電機支 架21上，下蓋72固定在支架1上，轉(zhuǎn)動軸3的下端伸入殼體內(nèi)且下端部固定設置有轉(zhuǎn)動盤 31，靜止軸4的上端伸入殼體內(nèi)且上端部固定設置有靜止盤41，靜止軸4與下蓋72之間通 過軸承配合，轉(zhuǎn)動盤31與靜止盤41之間設置有隔磁圓盤32和環(huán)形的磁流變液腔33，磁流 變液腔33設置在隔磁圓盤32外，靜止盤41上套設有透明密封環(huán)42，透明密封環(huán)42的上 沿高于磁流變液腔33，殼體內(nèi)設置有隔磁環(huán)73和勵磁線圈8，隔磁環(huán)73設置在透明密封環(huán) 42與勵磁線圈8之間，磁流變液腔33位于勵磁線圈8的中部，靜止盤41內(nèi)位于磁流變液腔 33的正下方處設置有霍爾傳感器43和熱電偶44，支架1上固定設置有扭矩傳感器12，靜止 軸4的下端與扭矩傳感器12聯(lián)接，轉(zhuǎn)動軸3的上端通過聯(lián)軸器與電機2的輸出軸相連接， 下蓋72上密封固定有導熱端蓋74，導熱端蓋74內(nèi)設置有環(huán)形的導熱槽75，導熱端蓋74上設置有與導熱槽75連通的導熱液輸入口 76和導熱液輸出口 77，上蓋71的兩側(cè)固定設置有 提手78，上蓋71上設置有觀察孔79，熱電偶44與外接的溫控儀電連接，霍爾傳感器43和 扭矩傳感器12分別與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)電連接，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括變送器、數(shù)據(jù)采集卡和上位 機。 本裝置的工作原理為在磁流變液腔33中注入磁流變液，然后給勵磁線圈8通電 并產(chǎn)生磁場，磁流變液在外加磁場的作用下其流變特性發(fā)生變化，同時電機2通過轉(zhuǎn)動軸3 帶動轉(zhuǎn)動盤31旋轉(zhuǎn)，并剪切磁流變液，磁流變液產(chǎn)生的剪切應力通過靜止盤41和靜止軸4 傳遞到扭矩傳感器12上，扭矩傳感器12中的應變電橋產(chǎn)生形變輸出相應的微弱電量變化 量，微弱電量變化量經(jīng)變送器放大處理后，由數(shù)據(jù)采集卡采集信號輸入到上位機，然后經(jīng)測 試軟件處理后可得到并顯示相應的剪切屈服應力值，同時霍爾傳感器43檢測得到磁流變 液中的磁感應強度，霍爾傳感器43輸出的電壓信號經(jīng)變送器放大、數(shù)據(jù)采集卡輸入到上位 機，經(jīng)處理后可得到并顯示相應的磁感應強度值；熱電偶44檢測出當前磁流變液的工作溫 度，并由溫控儀顯示其溫度；轉(zhuǎn)動盤31的旋轉(zhuǎn)角速度由電機2上的編碼器測得，以轉(zhuǎn)動盤的 角速度為基礎，經(jīng)過一定的理論關(guān)系可以計算得到磁流變液的剪切應變率。
權(quán)利要求
1.一種磁流變液流變特性的測試裝置，包括支架、電機、轉(zhuǎn)動軸、靜止軸和殼體，所述的 殼體固定在所述的支架上，其特征在于所述的轉(zhuǎn)動軸的下端伸入所述的殼體內(nèi)且下端部固 定設置有轉(zhuǎn)動盤，所述的靜止軸的上端伸入所述的殼體內(nèi)且上端部固定設置有靜止盤，所 述的靜止軸與所述的殼體之間通過軸承配合，所述的轉(zhuǎn)動盤與所述的靜止盤之間設置有隔 磁圓盤和環(huán)形的磁流變液腔，所述的磁流變液腔設置在所述的隔磁圓盤外，所述的靜止盤 上套設有密封環(huán)，所述的密封環(huán)的上沿高于所述的磁流變液腔，所述的殼體內(nèi)設置有隔磁 環(huán)和勵磁線圈，所述的隔磁環(huán)設置在所述的密封環(huán)與所述的勵磁線圈之間，所述的靜止盤 內(nèi)位于所述的磁流變液腔的正下方處設置有霍爾傳感器和熱電偶，所述的支架上固定設置 有扭矩傳感器，所述的靜止軸的下端與所述的扭矩傳感器相聯(lián)接，所述的轉(zhuǎn)動軸的上端與 所述的電機的輸出軸相聯(lián)接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種磁流變液流變特性的測試裝置，其特征在于所述的殼體上 密封固定有導熱端蓋，所述的導熱端蓋內(nèi)設置有環(huán)形的導熱槽，所述的導熱端蓋上設置有 與所述的導熱槽連通的導熱液輸入口和導熱液輸出口。
3.如權(quán)利要求2所述的一種磁流變液流變特性的測試裝置，其特征在于所述的殼體包 括上蓋和下蓋，所述的導熱端蓋固定設置在所述的下蓋上，所述的上蓋的兩側(cè)固定設置有 提手。
4.如權(quán)利要求3所述的一種磁流變液流變特性的測試裝置，其特征在于所述的上蓋上 設置有觀察孔，所述的密封環(huán)為透明密封環(huán)。
5.如權(quán)利要求1所述的一種磁流變液流變特性的測試裝置，其特征在于所述的支架上 設置有電機升降裝置，所述的電機升降裝置包括絲桿、手輪和電機支架，所述的支架上設置 有升降孔，所述的絲桿的上端與所述的手輪固定連接，所述的絲桿伸入所述的升降孔中且 與所述的電機支架相螺接，所述的絲桿的上端螺接有雙螺母，所述的絲桿的下端螺接有定 位螺母，所述的電機固定連接在所述的電機支架上。
6.如權(quán)利要求1所述的一種磁流變液流變特性的測試裝置，其特征在于所述的熱電偶 與溫控儀電連接，所述的霍爾傳感器和所述的扭矩傳感器分別與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)電連接，所 述的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括變送器、數(shù)據(jù)采集卡和上位機。
7.如權(quán)利要求1所述的一種磁流變液流變特性的測試裝置，其特征在于所述的磁流變 液腔位于所述的勵磁線圈的中部。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種磁流變液流變特性的測試裝置，包括支架、電機、轉(zhuǎn)動軸、靜止軸和殼體，特點是轉(zhuǎn)動軸的下端伸入殼體內(nèi)且下端部固定設置有轉(zhuǎn)動盤，靜止軸的上端伸入殼體內(nèi)且上端部固定設置有靜止盤，轉(zhuǎn)動盤與靜止盤之間設置有隔磁圓盤和環(huán)形的磁流變液腔，靜止盤上套設有密封環(huán)，殼體內(nèi)設置有隔磁環(huán)和勵磁線圈，隔磁環(huán)設置在密封環(huán)與勵磁線圈之間，支架上固定設置有扭矩傳感器，靜止軸的下端與扭矩傳感器聯(lián)接，轉(zhuǎn)動軸的上端與電機的輸出軸相聯(lián)接；優(yōu)點是由于磁流變液腔設置在隔磁圓盤外，減小了被測磁流變液的邊緣聚集效應，且減少了磁流變液的耗用量；而將磁流變液腔設置在勵磁線圈的中部，使得被測磁流變液處的磁場最強且垂直性和均勻性好、發(fā)熱量小。
文檔編號G01N11/14GK102128770SQ20101060040
公開日2011年7月20日 申請日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)明者任志勝, 胡利永, 詹建明, 鄭堤, 黃超兵 申請人:寧波大學