專利名稱：磁流變液擠壓剪切屈服強(qiáng)度測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種磁流變液測(cè)試系統(tǒng)，尤其是一種綜合研究磁流變液擠 壓與剪切屈服強(qiáng)度的測(cè)量系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
磁流變液MRF是一種智能的新型流體材料，它可由無(wú)磁場(chǎng)條件下流動(dòng)性良 好的牛頓流體瞬間變?yōu)榇艌?chǎng)條件下的低流動(dòng)性的塑性固體，可以用在減振器、 制動(dòng)器、離合器等器件上。通過(guò)不同的配方能獲得各種性能不同的磁流變液， 而磁流變液的性能將直接影響到這些器件的可靠性。因此，在使用磁流變液時(shí) 需要對(duì)其力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試分析。目前對(duì)磁流變液特性的測(cè)量方法及相應(yīng)的測(cè)
試系統(tǒng)還處于探討性研究階段，現(xiàn)有的測(cè)試系統(tǒng)主要是磁流變液剪切屈服強(qiáng)度 測(cè)試儀，如2002.12.11公開(kāi)的專利號(hào)為02209684.1的名為《磁流變液剪切屈服 強(qiáng)度測(cè)試儀》的實(shí)用新型，就提供了一種磁流變液剪切屈服強(qiáng)度測(cè)試的儀器。 這類測(cè)試系統(tǒng)的造價(jià)非常昂貴，尤其是一些國(guó)外進(jìn)口的測(cè)試系統(tǒng)，普通中小企 業(yè)、院校無(wú)法承擔(dān)。不但如此，這類測(cè)試系統(tǒng)只能測(cè)試剪切屈服強(qiáng)度，而確實(shí) 有效地測(cè)試擠壓或擠壓后剪切的屈服強(qiáng)度的儀器在市場(chǎng)上尚未出現(xiàn)。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種磁流變液流變特性測(cè)試系統(tǒng)，既可單獨(dú)測(cè) 試剪切屈服強(qiáng)度或擠壓強(qiáng)度，又可測(cè)試擠壓后剪切屈服強(qiáng)度的測(cè)試儀，其結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單，同時(shí)使用方便，造價(jià)也不昂貴。為達(dá)到所述目的，本實(shí)用新型磁流變液流變特性測(cè)試系統(tǒng)所采用的技術(shù)方 案為包括支撐架，芯棒，導(dǎo)磁上板，導(dǎo)磁底板以及導(dǎo)磁底板上的帶鐵心的 勵(lì)磁線圈，所述芯棒、導(dǎo)磁上板、導(dǎo)磁底板以及勵(lì)磁線圈內(nèi)的鐵心組成磁回路， 盛液筒固定在導(dǎo)磁底板上并處于所述磁回路中，所述系統(tǒng)還包括架設(shè)在支撐架 上的擠壓旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和升降機(jī)構(gòu)，所述擠壓旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括縱向依次固定的電機(jī)、 扭矩傳感器、旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)軸穿過(guò)端蓋，旋轉(zhuǎn)軸下端連接芯棒，芯棒插入盛液 筒的中心位置，扭矩傳感器連接到外部的采集卡上。
優(yōu)選的，所述旋轉(zhuǎn)軸為隔磁棒。這樣的結(jié)構(gòu)能保證由芯棒、導(dǎo)磁上板、導(dǎo) 磁底板以及勵(lì)磁線圈內(nèi)的鐵心組成的磁回路完整且沒(méi)有泄露。
優(yōu)選的，所述升降機(jī)構(gòu)包括活動(dòng)連接在支撐架的支柱上的導(dǎo)向板，導(dǎo)向 板支撐起導(dǎo)磁底板，導(dǎo)向板下方通過(guò)設(shè)有手輪的凸輪機(jī)構(gòu)連接在支架上。使用 者可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)手輪來(lái)帶動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)，從而調(diào)節(jié)導(dǎo)磁底板向上、下移動(dòng)的位移， 從而達(dá)到調(diào)節(jié)芯棒與導(dǎo)磁底板之間間隙大小的目的?；顒?dòng)連接在支撐架的支柱 上的導(dǎo)向板保證導(dǎo)向板的水平升降。
優(yōu)選的，所述升降機(jī)構(gòu)包括活動(dòng)連接在支撐架的支柱上的導(dǎo)向板，導(dǎo)向 板支撐起導(dǎo)磁底板，以及設(shè)置在導(dǎo)向板下方的壓力傳感器和位移傳感器，壓力 傳感器和位移傳感器連接在采集卡上，所述導(dǎo)向板經(jīng)過(guò)壓力傳感器和位移傳感 器連接在液壓升降機(jī)上。這樣的結(jié)構(gòu)采用液壓升降機(jī)控制導(dǎo)磁底板向上、下移 動(dòng)的位移，從而達(dá)到調(diào)節(jié)芯棒與導(dǎo)磁底板之間間隙大小的目的。同時(shí)壓力傳感 器和位移傳感器也能分別記錄下相應(yīng)的信息發(fā)送到采集器上，供后期計(jì)算使用。 而活動(dòng)連接在支撐架的支柱上的導(dǎo)向板保證導(dǎo)向板的水平升降。優(yōu)選的，所述凸輪機(jī)構(gòu)上設(shè)有升高刻度和壓力傳感器，所述壓力傳感器連 接到采集卡上。這樣的結(jié)構(gòu)可以通過(guò)升高刻度記錄下位移的數(shù)據(jù)，同時(shí)壓力傳 感器也記錄下相應(yīng)的信息發(fā)送到采集器上，供后期計(jì)算使用。
優(yōu)選的，擠壓旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)和端蓋連接部分設(shè)有推力軸承。所述推力軸承能在 擠壓旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)受到擠壓時(shí)承受全部的軸向力，確保扭矩傳感器不受軸向力。
優(yōu)選的所述盛液筒通過(guò)定位螺釘精密固定在導(dǎo)磁底板上。防止磁流變液泄露。
優(yōu)選的所述盛液筒為銅筒。防止磁泄漏。
由于采用了所述的結(jié)構(gòu)，所述擠壓旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括縱向依次固定的電機(jī)、扭 矩傳感器、旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)軸穿過(guò)端蓋，旋轉(zhuǎn)軸下端連接芯棒插入到對(duì)應(yīng)盛液筒 的位置，扭矩傳感器連接到采集卡上。當(dāng)勵(lì)磁線圈兩端接入直流電源時(shí)，將產(chǎn) 生磁回路，磁回路的磁力線最密集的部分通過(guò)盛液筒，并通過(guò)升降機(jī)構(gòu)和擠壓 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)對(duì)盛液筒內(nèi)的磁流變液進(jìn)行到擠壓、剪切的目的。


對(duì)
以下結(jié)合附圖本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明
圖1為采用手輪升降機(jī)構(gòu)的本實(shí)用新型磁流變液擠壓剪切屈服強(qiáng)度測(cè)試系 統(tǒng)的整機(jī)示意圖。
圖2為采用液壓升降機(jī)的本實(shí)用新型磁流變液擠壓剪切屈服強(qiáng)度測(cè)試系統(tǒng) 的整機(jī)示意圖。如圖1所示，本實(shí)用新型磁流變液擠壓剪切屈服強(qiáng)度測(cè)試系統(tǒng)，包括支 撐架，芯棒4，導(dǎo)磁上板5，導(dǎo)磁底板11以及導(dǎo)磁底板11上的帶鐵心61的勵(lì)
磁線圈6，所述芯棒4、導(dǎo)磁上板5、導(dǎo)磁底板11以及勵(lì)磁線圈6內(nèi)的鐵心61 組成磁回路，盛液筒12固定在導(dǎo)磁底板11上并處于所述磁回路中，所述系統(tǒng) 還包括架設(shè)在支撐架上的擠壓旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和升降機(jī)構(gòu)，所述擠壓旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括縱 向依次固定的電機(jī)l、扭矩傳感器2、旋轉(zhuǎn)軸3，旋轉(zhuǎn)軸3穿過(guò)端蓋14，旋轉(zhuǎn)軸 3下端連接芯棒4，芯棒4插入盛液筒12的中心位置，扭矩傳感器2連接到外 部的采集卡上。所述旋轉(zhuǎn)軸3為隔磁棒。這樣能防止磁泄露。
所述升降機(jī)構(gòu)活動(dòng)連接在支撐架的支柱15上的導(dǎo)向板10，導(dǎo)向板10支撐 起導(dǎo)磁底板11，導(dǎo)向板10下方通過(guò)設(shè)有手輪16的凸輪機(jī)構(gòu)9連接在支架8上。
作為更先進(jìn)一些的，如圖2所示，活動(dòng)連接在支撐架的支柱15上的導(dǎo)向板 10，導(dǎo)向板10支撐起導(dǎo)磁底板11，以及設(shè)置在導(dǎo)向板10下方的壓力傳感器71 和位移傳感器72，壓力傳感器71和位移傳感器72連接在采集卡上，所述導(dǎo)向 板10經(jīng)過(guò)壓力傳感器71和位移傳感器72連接在液壓升降機(jī)17上。這樣的結(jié) 構(gòu)采用液壓升降機(jī)控制導(dǎo)磁底板向上、下移動(dòng)的位移，從而達(dá)到調(diào)節(jié)芯棒與導(dǎo) 磁底板之間間隙大小的目的。
擠壓旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)和端蓋14連接部分設(shè)有推力軸承13。所述推力軸承通常采用 推力滾子軸承81108，所述推力軸承能在旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)承受軸向力，擠壓旋轉(zhuǎn)機(jī) 構(gòu)受到擠壓時(shí)承受全部的軸向力，確保扭矩傳感器不受軸向力。
本實(shí)用新型磁流變液擠壓剪切屈服強(qiáng)度測(cè)試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)步驟為旋轉(zhuǎn)部分由芯棒4、電機(jī)1實(shí)現(xiàn)，升降擠壓部分由插入到盛液筒12內(nèi)的芯棒4配合導(dǎo)向板
10實(shí)現(xiàn)。勵(lì)磁線圈6內(nèi)的鐵心61固定在導(dǎo)磁底板11，勵(lì)磁線圈6兩端接入直 流電源，可通過(guò)改變與勵(lì)磁線圈6連接的外接直流電源電流大小來(lái)調(diào)整磁場(chǎng)強(qiáng) 度。磁場(chǎng)磁力線最密集處通過(guò)盛液筒12中心。電機(jī)l外接變頻器，通過(guò)變頻器 改變電機(jī)1的轉(zhuǎn)速。旋轉(zhuǎn)軸3、推力軸承13和端蓋14配合在一起。
所述升降結(jié)構(gòu)如圖l所示，由連接在采集卡上的壓力傳感器71，支架8及 手輪16和導(dǎo)向板10組成，旋轉(zhuǎn)手輪16通過(guò)帶動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)9驅(qū)動(dòng)導(dǎo)向板10控 制導(dǎo)磁底板向上、下移動(dòng)的位移，從而達(dá)到調(diào)節(jié)芯棒與導(dǎo)磁底板之間間隙大小 的目的。由于導(dǎo)向板10活動(dòng)連接在支撐架的支柱15上，能保證在位移時(shí)整個(gè) 板保持水平，即保證了盛液筒12的穩(wěn)定升降。向盛液筒12注入磁流變液后， 旋轉(zhuǎn)手輪16調(diào)節(jié)升降機(jī)構(gòu)，通過(guò)改變電流的大小、電機(jī)l的速度及磁流變液的 厚度，計(jì)算得到待測(cè)磁流變液的流變特性。
所述升降結(jié)構(gòu)如圖2所示，由所述升降機(jī)構(gòu)包括支撐導(dǎo)磁底板ll的導(dǎo)向 板10，以及設(shè)置在導(dǎo)向板10下方的壓力傳感器71和位移傳感器72，所述導(dǎo)向 板10連接在液壓升降機(jī)17上，向盛液筒12注入磁流變液后，調(diào)節(jié)間隙，最后 啟動(dòng)系統(tǒng)，控制液壓升降機(jī)17上升。由于導(dǎo)向板10活動(dòng)連接在支撐架的支柱 15上，能保證在位移時(shí)整個(gè)板保持水平，即保證了盛液筒12的穩(wěn)定升降。通過(guò) 改變電流的大小、電機(jī)1的速度及磁流變液的厚度，計(jì)算得到待測(cè)磁流變液的 流變特性。
對(duì)于在一定磁場(chǎng)下的剪切屈服強(qiáng)度可通過(guò)如下公式計(jì)算式中、為磁流變液的剪切屈服強(qiáng)度，r為扭矩傳感器2測(cè)得的扭矩，i 為芯棒4
的半徑，T7為磁流變液的粘度，A為兩擠壓圓柱間磁流變液的厚度，A。為芯棒 4的角頻率即電機(jī)1的角頻率。
對(duì)于在一定磁場(chǎng)下的擠壓強(qiáng)度可通過(guò)如下公式計(jì)算
。=%
式中F為壓力；S為下擠壓容器的底面積。
可見(jiàn)，通過(guò)本實(shí)用新型可以測(cè)試磁流變液的剪切屈服強(qiáng)度、擠壓強(qiáng)度或者 擠壓后的剪切屈服強(qiáng)度。
本測(cè)試系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、量程寬、性能可靠、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)并提 供了一種測(cè)量磁流變液擠壓后剪切屈服應(yīng)力的試驗(yàn)方法。利用這種方法可以測(cè) 量在不同磁場(chǎng)下，磁流變液的壓應(yīng)力與壓應(yīng)變、剪切屈服應(yīng)力與壓應(yīng)力之間的 關(guān)系。整套系統(tǒng)價(jià)格也相對(duì)低，適合中小企業(yè)以及大專院校使用。
權(quán)利要求1、磁流變液擠壓剪切屈服強(qiáng)度測(cè)試系統(tǒng)，包括支撐架，芯棒(4)，導(dǎo)磁上板(5)，導(dǎo)磁底板(11)以及導(dǎo)磁底板(11)上的帶鐵心(61)的勵(lì)磁線圈(6)，所述芯棒(4)、導(dǎo)磁上板(5)、導(dǎo)磁底板(11)以及勵(lì)磁線圈(6)內(nèi)的鐵心(61)組成磁回路，盛液筒(12)固定在導(dǎo)磁底板(11)上并處于所述磁回路中，其特征在于所述系統(tǒng)還包括架設(shè)在支撐架上的擠壓旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和升降機(jī)構(gòu)，所述擠壓旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括縱向依次固定的電機(jī)(1)、扭矩傳感器(2)、旋轉(zhuǎn)軸(3)，旋轉(zhuǎn)軸(3)穿過(guò)端蓋(14)，旋轉(zhuǎn)軸(3)下端連接芯棒(4)，芯棒(4)插入盛液筒(12)的中心位置，扭矩傳感器(2)連接到外部的采集卡上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁流變液擠壓剪切屈服強(qiáng)度測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于 所述旋轉(zhuǎn)軸(3)為隔磁棒。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁流變液擠壓剪切屈服強(qiáng)度測(cè)試系統(tǒng)，其特征在丁-:所述升降機(jī)構(gòu)包括活動(dòng)連接在支撐架的支柱(15)上的導(dǎo)向板(10)，導(dǎo)向板(10)支撐起導(dǎo)磁底板(11)，導(dǎo)向板(10)下方通過(guò)設(shè)有手輪(16)的凸輪機(jī) 構(gòu)(9)連接在支架(8)上。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁流變液擠壓剪切屈服強(qiáng)度測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于 所述升降機(jī)構(gòu)包括活動(dòng)連接在支撐架的支柱(15)上的導(dǎo)向板(10)，導(dǎo)向板(10)支撐起導(dǎo)磁底板(11)，以及設(shè)置在導(dǎo)向板(10)下方的壓力傳感器(71) 和位移傳感器(72)，壓力傳感器(71)和位移傳感器(72)連接在采集卡上， 所述導(dǎo)向板(10)經(jīng)過(guò)壓力傳感器(71)和位移傳感器(72)連接在液壓升降 機(jī)(17)上。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁流變液擠壓剪切屈服強(qiáng)度測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于 所述凸輪機(jī)構(gòu)(9)上設(shè)有升高刻度和壓力傳感器(71)，所述壓力傳感器(71) 連接到采集卡上。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁流變液擠壓剪切屈服強(qiáng)度測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于: 旋轉(zhuǎn)軸(3)和端蓋(14)連接部設(shè)有推力軸承(13)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的磁流變液擠壓剪切屈服強(qiáng)度測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于所述盛液筒(12)通過(guò)定位螺釘固定在導(dǎo)磁底板(11)上。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的磁流變液擠壓剪切屈服強(qiáng)度測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于所述盛液筒(12)為銅筒。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種磁流變液測(cè)試系統(tǒng)。包括支撐架，芯棒，導(dǎo)磁上板，導(dǎo)磁底板以及導(dǎo)磁底板上的帶鐵心的勵(lì)磁線圈，所述芯棒、導(dǎo)磁上板、導(dǎo)磁底板以及勵(lì)磁線圈內(nèi)的鐵心組成磁回路，盛液筒固定在導(dǎo)磁底板上并處于所述磁回路中，所述系統(tǒng)還包括架設(shè)在支撐架上的擠壓旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和升降機(jī)構(gòu)，所述擠壓旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括縱向依次固定的電機(jī)、扭矩傳感器、旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)軸穿過(guò)端蓋，旋轉(zhuǎn)軸下端連接芯棒，芯棒插入盛液筒的中心位置，扭矩傳感器連接到外部的采集卡上。由于采用了所述結(jié)構(gòu)，勵(lì)磁線圈兩端接入直流電源，通過(guò)調(diào)節(jié)電流可改變磁場(chǎng)強(qiáng)度，通過(guò)升降機(jī)構(gòu)或擠壓旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的作用對(duì)盛液筒內(nèi)的磁流變液進(jìn)行剪切或擠壓，可以測(cè)試不同情況下的磁流變液的力學(xué)特性。
文檔編號(hào)G01N11/00GK201298009SQ20082016548
公開(kāi)日2009年8月26日 申請(qǐng)日期2008年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月28日
發(fā)明者李泳鮮, 王鴻云, 陳衛(wèi)增 申請(qǐng)人:浙江師范大學(xué)