CN104101547A - 测试磁流变弹性体缓冲性能的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测试磁流变弹性体缓冲性能的装置，包括基座、上横梁，以及连接于基座、上横梁的立柱，一直线滑轨的上端与上横梁固定连接，下端与基座固定连接，该直线滑轨上滑动配合一冲击运动架，冲击运动架包括撞击底座、上搁板，以及连接底座、上搁板的支撑柱，上搁板上固定磁流变弹性体，磁流变弹性体上固定质量块，质量块上固定第一加速度传感器，撞击底座上设有升降座，所述升降座的下部通过设有的螺杆与撞击底座螺纹配合，升降座的上部为固定盘，一永磁体磁吸附固定固定盘上，撞击底座上固定第二加速度传感器。它能够测试各种强度磁场下的磁流变弹性体缓冲性能。

Description

测试磁流变弹性体缓冲性能的装置

技术领域

本发明涉及磁流变弹性体领域，特别是涉及一种测试磁流变弹性体缓冲性能的装置。

背景技术

冲击是系统受到了瞬态激励之时，力、位移、速度及加速度等量发生了突然变化的现象，同时也是能量的突然释放过程，从理论的分析角度来看，冲击响应就是系统受到一种短暂的脉冲、阶跃或瞬态非周期激励下的响应。冲击响应引起的系统振动虽然能够很快消失，但它所引起的最大应力很可能使系统损坏。因此要设法控制冲击带来的危害，即研究缓冲技术。缓冲技术的发展对国防建设、航空航天技术研究以及工业技术的进一步发展都具有重大的意义。缓冲器作为缓冲的关键设备,在冲击隔离中起着举足轻重的作用。而缓冲材料作为缓冲器的核心，其性能直接决定着缓冲器的性能。

磁流变材料是一类可以由外部磁场控制的新型智能材料。磁流变弹性体属于磁流变材料家族中一个新的分支，它是将软磁颗粒填充于橡胶类基体中并在磁场作用下固化所得。目前磁流变弹性体已经应用于隔振缓冲领域，但是，还没有专门用于测试磁流变弹性体缓冲性能的装置，使所生产出的磁流变弹性体的缓冲性能不能得到保障，给使用磁流变弹性体的缓冲器带来安全隐患，从而容易引发事故。因此，构建磁流变弹性体缓冲性能测试系统可促进其在缓冲工程中的应用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种测试磁流变弹性体缓冲性能的装置，能够测试各种强度磁场下的磁流变弹性体缓冲性能，使所生产出的磁流变弹性体的缓冲性能得到有效保证，防止给使用磁流变弹性体的缓冲器带来安全隐患。

本发明的目的是这样实现的：

一种测试磁流变弹性体缓冲性能的装置，包括基座、上横梁，以及连接于基座、上横梁的至少两个立柱，一直线滑轨立设于基座、上横梁之间，直线滑轨的上端与上横梁固定连接，直线滑轨的下端与基座固定连接，该直线滑轨上滑动配合一冲击运动架，冲击运动架包括撞击底座、上搁板，以及连接于底座、上搁板之间的至少两个支撑柱，所述上搁板上固定磁流变弹性体，磁流变弹性体的上端固定质量块，质量块的上端固定第一加速度传感器，所述撞击底座上设有一升降座，所述升降座的下部为一向下延伸的螺杆，该螺杆与撞击底座螺纹配合，升降座的上部为固定盘，一用于改变磁流变弹性体弹性模量的永磁体磁吸附固定所述固定盘上，永磁体、磁流变弹性体、质量块位于同一竖直方向的直线上，所述撞击底座上固定第二加速度传感器。第一加速度传感器、第二加速度传感器分别通过导线连接数据采集仪。

所述升降座的螺杆上螺纹配合一用于锁定升降座轴向位置的锁定螺母。

所述磁流变弹性体与上搁板粘接固定，所述质量块与磁流变弹性体粘接固定。

所述基座的上端面上固定一冲击垫，该冲击垫位于撞击底座的正下方。

所述冲击垫的材料为聚氨酯，其厚度为2～6mm。

所述直线滑轨上滑动配合一滑块，所述撞击底座通过螺栓固定在该滑块上。

所述质量块、上搁板、支撑柱、紧固螺栓、冲击块均为不导磁材料制成。

所述升降座由导磁金属材料加工。

所述永磁体为NdFeB磁体。

所述第一加速度传感器、第二加速度传感器均为最大量程100～200g值的加速度传感器。

由于采用了上述方案，基座、上横梁通过立柱连接为一体，形成直线滑轨的固定架，直线滑轨立设于基座、上横梁之间，其上、下端分别与上横梁、基座固定连接，用于对冲击运动架作竖直方向运动的导向。该直线滑轨上滑动配合一冲击运动架，冲击运动架包括撞击底座、上搁板，撞击底座、上搁板通过至少两个支撑柱连接，形成一体。撞击底座上固定有第二加速度传感器，当冲击运动架竖直向下运动以及撞击底座撞击基座回弹过程中撞击底座上固定的第二加速度传感器即检测到激励加速度，撞击底座撞击基座的瞬间，第二加速度传感器即检测到激励加速度的最大值。上搁板上固定磁流变弹性体，磁流变弹性体的上端固定质量块，当冲击运动架竖直向下运动，撞击底座撞击基座后，质量块的上端固定的第一加速度传感器即检测到响应加速度，撞击底座撞击基座的瞬间，第一加速度传感器即检测到响应加速度的最大值。冲击加速度传递率为：                                               。其中为冲击加速度的最大响应值，冲击加速度最大激励值，由此测得磁流变弹性体的缓冲性能。撞击底座上设有一升降座，所述升降座的下部为一向下延伸的螺杆，该螺杆与撞击底座螺纹配合，升降座的上部为固定盘，永磁体磁吸附固定所述固定盘上，通过转动该螺杆即可调整升降座的高度，进而调节永磁体与上搁板之间的距离，进而调节磁场强度，改变磁流变弹性体弹性模量，进而可以测试磁流变弹性体在各种磁场强度下的缓冲性能。

升降座的螺杆上螺纹配合一用于锁定升降座轴向位置的锁定螺母，防止运动过程中升降座发生摆动或者转动，影响测试的精度。磁流变弹性体与上搁板粘接固定，质量块与磁流变弹性体粘接固定，使质量块可以轴向移动压缩磁流变弹性体，进而测试其缓冲性能，且便于拆卸。基座的上端面上固定一冲击垫，该冲击垫位于撞击底座的正下方，用于吸收撞击产生的能量，防止损坏基座和撞击底座。冲击垫的材料为聚氨酯，聚氨酯耐磨，不易损坏，使用寿命较长。所述直线滑轨上滑动配合一滑块，所述撞击底座通过螺栓固定在该滑块上，便于冲击运动架的安装与拆卸。质量块、上搁板、支撑柱、冲击块均为不导磁材料制成，防止被永磁体磁化，引起磁场强度变化，使测试结果不准确。永磁体为NdFeB磁体，磁力强，使磁流变弹性体的弹性模量变化较大，测试结果更为准确。第一加速度传感器、第二加速度传感器均为最大量程100～200g值的加速度传感器，测量范围大，能够测试各种强度磁场下的磁流变弹性体缓冲性能，使所生产出的磁流变弹性体的缓冲性能得到有效保证，防止给使用磁流变弹性体的缓冲器带来安全隐患。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的侧视示意图；

图3为冲击运动架以及冲击运动架上部件的结构示意图。

附图中，1为冲击运动架，2为上横梁，3为数据采集仪，4为计算机，5为直线滑轨，6为冲击垫，7为基座，11为第一加速度传感器，12为质量块，13为磁流变弹性体，14为上搁板，15为支撑柱，16为锁定螺母，17为第二加速度传感器，18为永磁体，19为升降座，20为撞击底座，21为滑块，22为立柱。

具体实施方式

参见图1至图3，为测试磁流变弹性体缓冲性能的装置的一种实施例，包括基座7、上横梁2，以及连接于基座7、上横梁2的至少两个立柱22，本实施例中，立柱的数量为两个，基座设计为条形，以缩小基座的占地面积，两个立柱的上下端分别与上横梁、基座通过螺栓固定连接。一直线滑轨5立设于基座7、上横梁2之间，直线滑轨5的上端与上横梁2固定连接，直线滑轨5的下端与基座7固定连接，本实施例中，直线滑轨的上下端分别通过螺栓固定连接于上横梁、基座的中端，受力效果更好。

该直线滑轨5上滑动配合一冲击运动架1，冲击运动架1包括撞击底座20、上搁板14，以及连接于底座20、上搁板14之间的至少两个支撑柱15，进一步地，所述直线滑轨5上滑动配合一滑块21，所述撞击底座20通过螺栓固定在该滑块21上。直线滑轨的横截面呈矩形、三角形等非圆形状，该滑块呈包围或半包围形状，扣在直线滑轨上，形成滑动配合，且形成对滑块的周向定位，防止滑块在竖直方向的运动过程中发生转动，增大摩擦，影响测量精度。当然，也可以在直线滑轨上开轴向的燕尾槽，滑块的一端制成燕尾状，滑动配合在直线滑轨的燕尾槽内。所述基座7的上端面上固定一冲击垫6，该冲击垫6位于撞击底座20的正下方。进一步地，所述冲击垫6的材料为聚氨酯，其厚度为2～6mm。

所述上搁板14上固定磁流变弹性体13，磁流变弹性体13的上端固定质量块12，质量块12的上端固定第一加速度传感器11，进一步地，所述14磁流变弹性体13与上搁板粘接固定，所述质量块12与磁流变弹性体13粘接固定，所述第一加速度传感器11与质量块12粘接固定，便于拆卸、安装。所述撞击底座20上设有一升降座19，所述升降座19由导磁金属材料制成，便于与永磁体18磁吸附固定。所述升降座19的下部为一向下延伸的螺杆19a，该螺杆19a与撞击底座20螺纹配合，撞击底座上设有用于与螺杆配合的螺纹通孔，防止空气挤压在螺纹孔内。所述升降座19的螺杆19a上螺纹配合一用于锁定升降座轴向位置的锁定螺母16。所述锁定螺母16、质量块12、上搁板14、支撑柱15、冲击块20均为不导磁材料制成，本实施例中，锁定螺母16、质量块12、上搁板14、支撑柱15、冲击块20均为不导磁的不锈钢制成，承载能力好，不易腐蚀，使用寿命更长。升降座19的上部为固定盘16，一用于改变磁流变弹性体13弹性模量的永磁体18磁吸附固定所述固定盘16上，所述永磁体18为NdFeB磁体。NdFeB磁体是由NdFeB磁粉加入粘合剂而制成，易于成型，磁力极强。永磁体18与上搁板之间留有间隔距离，永磁体18、磁流变弹性体13、质量块12位于同一竖直方向的直线上。所述撞击底座20上固定第二加速度传感器17。所述第一加速度传感器11、第二加速度传感器17均为最大量程100～200g值的加速度传感器。第一加速度传感器11、第二加速度传感器17分别通过导线连接数据采集仪3，连接数据采集仪3通过导线连接计算机4。数据采集仪3用于接受第一加速度传感器11、第二加速度传感器17检测到的激励加速度信号、响应加速度信号，计算机4用于对激励加速度信号、响应加速度信号进行计算，得到加速度传递率。

本发明不仅仅局限于上述实施例，在不背离本发明技术方案原则精神的情况下进行些许改动的技术方案，应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种测试磁流变弹性体缓冲性能的装置，其特征在于：包括基座（7）、上横梁（2），以及连接于基座（7）、上横梁（2）的至少两个立柱（22），一直线滑轨（5）立设于基座（7）、上横梁（2）之间，直线滑轨（5）的上端与上横梁（2）固定连接，直线滑轨（5）的下端与基座（7）固定连接，该直线滑轨（5）上滑动配合一冲击运动架（1），冲击运动架（1）包括撞击底座（20）、上搁板（14），以及连接于底座（20）、上搁板（14）之间的至少两个支撑柱（15），所述上搁板（14）上固定磁流变弹性体（13），磁流变弹性体（13）的上端固定质量块（12），质量块（12）的上端固定第一加速度传感器（11），所述撞击底座（20）上设有一升降座（19），所述升降座（19）的下部为一向下延伸的螺杆（19a），该螺杆（19a）与撞击底座（20）螺纹配合，升降座（19）的上部为固定盘（16），一用于改变磁流变弹性体（13）弹性模量的永磁体（18）磁吸附固定所述固定盘（16）上，永磁体（18）、磁流变弹性体（13）、质量块（12）位于同一竖直方向的直线上，所述撞击底座（20）上固定第二加速度传感器（17），第一加速度传感器（11）、第二加速度传感器（17）分别通过导线连接数据采集仪（3）。

2.根据权利要求1所述的测试磁流变弹性体缓冲性能的装置，其特征在于：所述升降座（19）的螺杆（19a）上螺纹配合一用于锁定升降座轴向位置的锁定螺母（16）。

3.根据权利要求1所述的测试磁流变弹性体缓冲性能的装置，其特征在于：所述磁流变弹性体（13）与上搁板粘接固定，所述质量块（12）与磁流变弹性体（13）粘接固定。

4.根据权利要求1所述的测试磁流变弹性体缓冲性能的装置，其特征在于：所述基座（7）的上端面上固定一冲击垫（6），该冲击垫（6）位于撞击底座（20）的正下方。

5.根据权利要求4所述的测试磁流变弹性体缓冲性能的装置，其特征在于：所述冲击垫（6）的材料为聚氨酯，其厚度为2～6mm。

6.根据权利要求1所述的测试磁流变弹性体缓冲性能的装置，其特征在于：所述直线滑轨（5）上滑动配合一滑块（21），所述撞击底座（20）通过螺栓固定在该滑块（21）上。

7.根据权利要求1所述的测试磁流变弹性体缓冲性能的装置，其特征在于：所述质量块（12）、上搁板（14）、支撑柱（15）、冲击块（20）均为不导磁材料制成。

8.根据权利要求1所述的测试磁流变弹性体缓冲性能的装置，其特征在于：所述升降座（19）由导磁金属材料加工。

9.根据权利要求1所述的测试磁流变弹性体缓冲性能的装置，其特征在于：所述永磁体（18）为NdFeB磁体。

10.根据权利要求1所述的测试磁流变弹性体缓冲性能的装置，其特征在于：所述第一加速度传感器（11）、第二加速度传感器（17）均为最大量程100～200g值的加速度传感器。