CN101799111B - 黏度可控的磁性液体润滑结构及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种黏度可控的磁性液体润滑结构及润滑方法，属于磁性液体润滑技术领域。其技术方案为：在基体(1)上排布着若干电磁激励润滑单元(2)，形成阵列；每个电磁激励润滑单元(2)包括若干并联的且彼此为同心圆的单个电磁线圈(4)，且单个电磁线圈(4)的宽度及厚度均为微米尺度，直径为微米至毫米尺度。通过调节电流大小，改变电磁线圈所产生的磁场强弱，从而可以达到控制磁性液体黏度的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种黏度可控的磁性液体润滑结构及方法，属于磁性液体润滑技术领域。
背景技术
黏度随温度的变化是润滑油的重要特性。大多数润滑油经过一段时间的工作，其黏度随着环境温度的升高会剧烈下降；同时，在高剪应变率(如106～108s-1)环境下，大多数润滑油的黏度也会发生降低。而润滑油黏度的下降，尤其对于处在边界润滑状态的设备，将加剧零件的摩擦、磨损，严重影响设备的使用寿命。
磁性液体可以被外磁场定位、限制在所需的位置，形成有效的润滑。同时，磁性液体的黏度可通过外磁场加以控制。文献【Uhlmann，E.，Spur，G.，Bayat，N.，Patzwald，R.，“Application of magnetic fluids in tribotechnical systems”，Journal ofMagnetism and Magnetic Materials，Vol.252，(2002)336-340.】中指出，在剪切率D＝300(D＝滑动速度/间隙高度)的条件下，增加外部磁场(H＝160kA/m)后，磁化强度为0.077T的磁性液体黏度可提高80％。
但现有的磁性液体润滑器件中所采用的通常为块状永磁材料，其磁场强度是材料固有值，不可变。在该磁场环境中，磁性液体的黏度也为确定数值，在润滑过程中，随着环境温度的升高，磁液的黏度同样也会降低，从而限制了磁性液体的润滑效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种黏度可控的磁性液体润滑结构及方法，该结构及方法为特殊环境(如温度波动较大)下的润滑问题提供一种解决方案，扩展磁性液体润滑的应用范围和提高它的润滑的效果。
一种黏度可控的磁性液体润滑结构，利用磁性液体，使对摩副与基体之间润滑，其特征在于：在基体上排布着若干电磁激励润滑单元，形成阵列；每个电磁激励润滑单元包括若干并联的且彼此为同心圆的单个电磁线圈，且单个电磁线圈的宽度及厚度均为微米尺度，直径为微米至毫米尺度；上述基体上位于上述同心圆中心区域设置有微坑结构和铁芯薄膜。微坑结构和铁芯薄膜更有利于磁性液体的聚集。
上述黏度可控的磁性液体润滑结构的磁润滑方法，其特征在于：在基体和对摩副之间充入磁性液体；电磁线圈通入电流，产生电磁场，使得磁性液体聚集在电磁线圈同心圆中心区域，从而获得润滑作用；通过调节电流大小，改变电磁线圈所产生的磁场强弱，从而可以达到控制磁性液体黏度的目的。
如果上述铁芯薄膜位于微坑结构内，且铁芯薄膜低于基体表面高度。更有利于磁性液体的聚集。
如果上述单个电磁线圈位于基体上设置的微坑结构内，使单个电磁线圈低于基体表面高度。可以有效保护电磁线圈，避免其磨损。
附图说明
图1、图2是基于黏度可控的磁性液体润滑系统设计图。
图3、图4为单个激励线圈组结构示意图。
图中各标号的意义如下：
1，基体；2，电磁激励单元；3，对磨副；4，单个电磁线圈；5，铁芯薄膜；6，磁性液体
具体实施方式
本发明提出的润滑方案为利用微小电磁激励线圈阵列配合磁性液体润滑系统。摩擦副材料，可以选择非金属材料，如硅片和工程塑料如PTFE和UHMWPE金属等。在一个摩擦副表面通过微细加工和定向沉积技术制作一组同圆心微小电磁线圈阵列，其材料可以为金属铜。每个线圈单元的宽度及厚度为微米尺度，单个线圈截面形状可以是微坑或微沟槽；而线圈组直径在微米至毫米尺度。其中，同组激励线圈呈并联。在摩擦副表面之间充入磁性液体。将电磁激励线圈通入电流，以产生电磁场，使得磁性液体聚集在微小线圈附近，从而获得润滑作用。通 过调节电流大小，改变线圈所产生的磁场强弱，从而可以达到控制磁性液体黏度，以获得最佳的润滑效果。
Claims (4)
1.一种黏度可控的磁性液体润滑结构，利用磁性液体(6)，使对摩副(3)与基体(1)之间润滑，其特征在于：
在基体(1)上排布着若干电磁激励润滑单元(2)，形成阵列；
每个电磁激励润滑单元(2)包括若干并联的且彼此为同心圆的单个电磁线圈(4)，且单个电磁线圈(4)的宽度及厚度均为微米尺度，直径为微米至毫米尺度；
上述基体(1)上位于上述同心圆中心区域设置有微坑结构和铁芯薄膜(5)。
2.根据权利要求1所述的黏度可控的磁性液体润滑结构，其特征在于：上述铁芯薄膜(5)位于所述微坑结构内，且铁芯薄膜(5)低于基体(1)表面高度。
3.根据权利要求1所述的黏度可控的磁性液体润滑结构，其特征在于：上述单个电磁线圈(4)位于基体(1)上设置的微坑结构内，使单个电磁线圈(4)低于基体(1)表面高度。
4.一种权利要求1所述黏度可控的磁性液体润滑结构的磁润滑方法，其特征在于：
在基体(1)和对摩副(3)之间充入磁性液体(6)；
在电磁线圈通入电流，产生电磁场，使得磁性液体(6)聚集在电磁线圈同心圆中心区域，从而获得润滑作用；
通过调节电流大小，改变电磁线圈所产生的磁场强弱，从而可以达到控制磁性液体黏度的目的。
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