CN101701894A - 一种转轴式磁流变液性能测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及测量磁流变液性能的仪器。它包括带磁屏蔽的螺线管电磁线圈、上、下轴以及用于测量扭矩的扭矩传感器、测量磁场强度的霍尔元件和测量实时温度的快速响应温度传感器。下轴顶部有用于盛放待测磁流变液的平底盲孔，平底盲孔底部的空心轴内还固定有测量磁场强度的霍尔元件和测量温度的快速响应温度传感器，下轴通过连轴器与扭矩传感器相连并固定在精密机械升降平台上；上轴通过连轴器与传动轴连接，由传动轴带动上轴作旋转运动。上、下两轴在同一轴线上。本装置的磁场分布均匀，测量精度高，R/h比值可调范围大，磁流变液耗用量小。
Description
技术领域
本发明涉及一种转轴式磁流变液性能测试系统。
背景技术
目前使用的磁流变液性能测试系统的旋转工作部分一般为转盘结构，这类转盘式测试系统通常采用上下等径的转盘结构，待测磁流变液置于带沿的下盘中，转盘由盘轴带动旋转，因转盘半径较大，在较高转速下易导致待测磁流变液溢出；转盘式测试系统结构较复杂、通过待测磁流变液的磁场不够均匀，磁流变液的耗用量较大，转盘的(旋转)半径与磁流变液的厚度(R/h)比值难以做大。
发明内容
为了克服现有磁流变液性能测试系统结构复杂、通过待测磁流变液的磁场不够均匀和R/h比值可调范围较小以及磁流变液耗用量较大等问题，本发明提供一种结构简单、使用方便、R/h可调范围很大、磁流变液耗用量很小的磁流变液性能测试系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
一种转轴式磁流变液性能测试系统，其包括有机架、具有磁屏蔽外壳的空心螺线管、上轴、下轴、调速电机、用于能精密调节上下轴轴向间距的升降平台、用于测量扭矩的扭矩传感器、测量磁场强度的霍尔元件和测量温度的温度传感器，用于改变调速电机转速和采集各传感器信号并控制各运动机构以及对通入空心螺线管中的电流值进行调节的测控模块。
空心螺线管固定在机架中部的螺线管升降机构上。上轴和下轴分别向下和向上伸进空心螺线管中。所述空心螺线管是由导线绕成的圆筒形线圈。
下轴是由非导磁金属材料制成，下轴顶部有用于盛放待测磁流变液的平底盲孔，而在平底盲孔底部以下的下轴部分为空心轴结构，在平底盲孔的孔底的背面即空心轴结构的顶面固定有测量磁场强度的霍尔元件和测量温度的温度传感器；下轴下端通过连轴器与扭矩传感器连接后固定在可精密调节其轴向位置的升降平台上(精密升降平台为现有成熟技术，此处不再赘述)。
上轴的下端向下也伸进所述空心螺线管中，与下轴位于同一轴线上，上轴外径小于下轴平底盲孔的内径，并在两者之间留有转动间隙，上轴的上端则通过连轴器与减速器的传动轴连接，减速器连接调速电机。
本发明的磁流变液性能测试系统与现有技术相比，具有以下优点：
(1)测量扭矩的扭矩传感器位于外壳带磁屏蔽的螺线管以外，不会受到螺线管磁场力的影响，能够较方便准确地测定其扭矩大小；而快速响应温度传感器置于待测磁流变液容器的底部，故能实时反映待测磁流变液当前的温度，从而获得磁流变液在不同温度条件下的性能指标。
(2)由于待测磁流变液全部被置于磁场分布均匀的外壳带磁屏蔽螺线管的中部，保证了测量精度。
(3)上、下两轴的半径较小，可以在较高转速条件下测试磁流变液的性能指标。
(4)借助精密升降平台，可使磁流变液的厚度h值从0起调，使上轴半径R与磁流变液厚度h的比值连续可调，有助于提高系统分辨率、灵敏度和减少磁流变液的耗用量。
附图说明
图1是本发明的一种具体实施方式的结构示意图；
图2是图1的局部放大图。
具体实施方式
以下结合附图详细说明本发明的结构：
图1中，安装在机架12上的调速电机和减速器1的输出传动轴2通过联轴器3与上轴4相联，下轴5则通过联轴器3与测量扭矩的扭矩传感器10相联，扭矩传感器10固定在精密升降平台11上，而空心螺线管6则固定在螺线管升降机构13上，待测磁流变液7盛放在下轴5顶部的平底盲孔内，并置于空心螺线管6中部。空心螺线管6具有磁屏蔽外壳。测控模块19通过螺线管电源线20、螺线管升降机构控制线14、精密升降平台控制线15、调速电机控制线18、信号线16、霍尔元件和快速响应温度传感器信号线17对各运动机构进行控制和对通入空心螺线管中的电流值进行调节，并对整个系统的各传感器进行数据采集。
图2中，测量磁场强度的霍尔元件9与快速响应温度传感器8置于下轴5空心轴的顶部，待测磁流变液7盛放在下轴5顶部的平底盲孔内，置于上轴4与下轴5间，上轴4与下轴5在同一轴线上，上轴外径小于下轴平底盲孔的内径并留有转动间隙。
本系统的操作过程如下：
在设定待测磁流变液的厚度后，精密升降平台11带动扭矩传感器10和下轴5下降，在下轴5的平底盲孔内加入适量磁流变液(由待测磁流变液的厚度确定)，再将精密升降平台11上升到预定位置，即可开始测试。在测试时可通过测控模块19控制调速电机和减速器1来调节上轴4的转速，可调节通入空心螺线管6中的电流来获得不同的磁场强度，在调节好实验环境的温度后，即可测定磁流变液在不同转速、磁场强度和温度条件下的性能指标。
Claims (1)
1.一种转轴式磁流变液性能测试系统，其包括有机架、上轴、下轴、调速电机和与之相连的减速器、用于能精密调节上下轴轴向间距的升降平台、用于测量扭矩的扭矩传感器、测量磁场强度的霍尔元件和测量温度的温度传感器、用于改变调速电机转速和采集各传感器信号并控制各运动机构的测控模块；
其特征在于，其还包括具有磁屏蔽外壳的空心螺线管，所述空心螺线管固定在机架中部的螺线管升降机构上，测控模块通过螺线管电源线连接螺线管，对通入空心螺线管中的电流值进行调节；上轴和下轴分别向下和向上伸进空心螺线管中；
所述下轴是由非导磁金属材料制成，其上端伸到空心螺线管中部，下轴顶部有用于盛放待测磁流变液的平底盲孔，而在平底盲孔底部以下的下轴部分为空心轴结构，在平底盲孔的孔底的背面即空心轴结构的顶面固定有测量磁场强度的霍尔元件和测量温度的温度传感器；下轴下端通过连轴器与扭矩传感器连接后固定在可精密调节其轴向位置的升降平台上；
所述上轴采用非导磁金属材料或导磁金属材料制成，其下端向下也伸进所述空心螺线管中，与下轴在同一轴线上，上轴外径小于下轴平底盲孔的内径，并在两者之间留有转动间隙，上轴的上端则通过连轴器与机架上的减速器的传动轴连接。
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