CN104913871A - 单线圈磁流变液法向应力测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种单线圈磁流变液法向应力测试装置，包括上导磁板、工字钢、铁芯、下导磁板、下导磁轴套、下剪切轴盘、上剪切轴盘、上导磁轴套、轴承套筒、电机支架、联轴器、电机，上导磁板与下导磁板之间通过工字钢支撑固定连接，上导磁板与下导磁板之间一侧连接有铁芯，另一侧装有上剪切轴盘和下剪切轴盘，上剪切轴盘通过滚珠轴承和轴承套筒安装在上导磁板上，上导磁板的上方通过电机支架安装电机，电机通过联轴器与上剪切轴盘连接；下剪切轴盘通过直线轴承安装在下导磁板上。本发明采用单线圈装置，使整个结构简单紧凑，而且易于装配。将非磁性O型挡圈置于下剪切轴盘端面的外边缘，防止磁流变液的爬升现象。采用工字钢固定结构，保证上下剪切轴盘的间隙。

Description

单线圈磁流变液法向应力测试装置

技术领域

本发明涉及一种单线圈磁流变液法向应力测试装置，尤其是一种磁流变液的法向应力测试装置。

背景技术

磁流变液是一种智能材料，主要由磁性颗粒、载液及表面活性剂组成。磁流变液中的悬浮颗粒在磁场的作用下凝结成链状、柱状、团状或其他复杂的网状结构，使磁流变液表现出粘塑性流体状态，撤去磁场后又恢复低粘度的牛顿流体状态，磁流变液这种可逆的转变现象,称为磁流变效应。由于磁流变液的磁流变效应具有可逆性、可控性、快速响应等优点，目前已在航空、汽车、建筑等诸多领域受到广泛关注，被认为是未来最具有前景的智能材料之一。

法向应力主要由两部分组成，一种是物体内部各部分之间颗粒挤压产生的应力，一种是由磁流变液在剪切性能测试下，产生的剪切应力在法向方向上的分力。由于磁流变液是一种主要由载液高导磁低磁滞的磁性颗粒和添加剂等构成的新型可控流体，因此，温度，粘度和磁性颗粒大小对磁流变液和法向应力具有很大的影响。目前，大部分都是针对剪切性能的测试装置，针对法向应力的测试装置相对较少，本发明设计制造单线圈磁流变液法向应力测试装置，对法向应力进行测试。

目前的磁流变液性能测试装置大部分是针对剪切性能的结构，但是针对法向应力的测试装置相对较少，因此需要设计一种简单易行的测试装置来实现。

发明内容

为了使磁流变液法向应力测试装置既简单经济，又要保证工作区间隙距离不便，本发明提供一种单线圈磁流变液法向应力测试装置，对支撑工字钢、剪切工作区、各零件加工精度和装配关系进行设计加工，从而达到工作区轴向位移不变，磁场均匀，装配紧密，并且结构简单经济，安装方便，测试精度高。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种单线圈磁流变液法向应力测试装置，包括上导磁板、工字钢、铁芯、下导磁板、直线轴承、下导磁轴套、下剪切轴盘、滚珠轴承、上剪切轴盘、上导磁轴套、轴承套筒、电机支架、联轴器、电机，上导磁板与下导磁板之间通过工字钢支撑固定连接，上导磁板与下导磁板之间一侧连接有铁芯，另一侧装有上剪切轴盘和下剪切轴盘，上剪切轴盘通过滚珠轴承和轴承套筒安装在上导磁板上，上导磁板的上方通过电机支架安装电机，电机通过联轴器与上剪切轴盘连接；下剪切轴盘通过直线轴承安装在下导磁板上。

上剪切轴盘与上导磁轴套通过滚珠轴承与压紧螺母压紧固定。直线轴承与下剪切轴盘之间过盈配合连接。下剪切轴盘端面边缘设置非磁性O型挡圈。 下导磁板通过支架安装在实验台上。

本发明与现有技术相比较，具有如下有益效果：

1）              结构采用单磁路，使整个结构不仅结构简单，而且易于装配，减少劳动强度。

2）              上导磁板与下导磁板通过工字钢固定支撑，使工作区间隙不变。

3）              直线轴承与下剪切轴盘固定连接为过盈配合，防止下剪切盘的径向位移，并进行定位。

附图说明

图1是本发明的单线圈磁流变液法向应力测试装置结构示意图；

图2是剪切工作区示意图；

图3是工字钢结构剖视图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1至图3所示，一种单线圈磁流变液法向应力测试装置，主要包括：上导磁板2、工字钢3、铁芯4、下导磁板5、支架7、下轴支架8、下轴9、压力传感器11、套筒13、直线轴承14、下导磁轴套15、下剪切轴盘16、O型四氟挡圈17、滚珠轴承18、上剪切轴盘19、上导磁轴套20、轴承套筒22、电机支架23、联轴器24、电机26等。

上导磁板2与下导磁板5通过铁芯4连接在一起，铁芯4右端固定工字钢3支撑上导磁板2与下导磁板5，工字钢3选取高磁导率低磁滞性材料20#钢制作，下导磁板5通过支架7安装在实验台上。

上剪切轴盘19通过一对滚珠轴承18及轴承套筒22安装在上导磁板2上，并通过压紧螺母防止上剪切轴盘19在竖直方向上的运动，在上导磁板2的上方通过电机支架23安装电机26，电机26通过联轴器24与上剪切轴盘19连接，为方便通过联轴器24实现与电机26之间的连接，连接处选用与电机26轴径相同的尺寸8mm，下剪切轴盘16通过一个直线轴承14固定安装在下导磁板5上，保留竖直方向的自由度，为了使剪切工作区避免无磁场时磁流变液在重力作用下外溢，并减小磁场的边缘效应对磁流变液的影响同时减小磁流变液沿磁场方向的爬升现象，下剪切轴盘16的外边缘设置非磁性O型挡圈，非磁性O型挡圈采用四氟乙烯制作。

针对导磁材料，考虑到经济性以及材料获取的难易程度，决定采用20#钢。20#钢的碳含量为0.02%左右，属于优质低碳碳素钢，磁导率较高，剩磁较小，由于是工业产品，用量较大，产量高，生产成本低，价格相对比较低廉。为了减小磁路磁阻增强导磁性，在上剪切轴盘19及下剪切轴盘16的外面分别加上导磁轴套20及下导磁轴套15。在下剪切轴盘16的下方安装力传感器11，下剪切轴盘16底部要与力传感器11连接，因此需要设置与力传感器11连接螺柱相配套的M6*15的螺纹孔，并通过下轴9与下轴支架8连接固定。

采用上下剪切盘式结构，为了避免磁流变液的爬升现象，其周围采用非磁性挡圈。上剪切轴盘19通过驱动机构电机26带动，通过磁流变液，将正应力传递给下剪切轴盘16，然后通过压力传感器11将信号采集，从而研究不同磁流变液的法向应力。

本发明采用单线圈磁流变液法向应力测试装置，同时对上下剪切轴盘增加工字钢固定支撑结构，对于工作的剪切区，可以有效避免由于上剪切轴盘的旋转对下剪切轴盘的作用力，保证间隙的稳定。

在装配方面，为了尽可能不失真的传递磁流变液产生的正应力，应尽量减小轴向摩擦力，采用直线轴承可以很好地达到该目的，通过直线轴承来对下剪切轴盘进行定位，既可以防止下剪切轴盘的径向位移，又不会引起过大的轴向摩擦。

Claims (5)

1.一种单线圈磁流变液法向应力测试装置，包括上导磁板(2)、工字钢(3)、铁芯(4)、下导磁板(5)、直线轴承(14)、下导磁轴套(15)、下剪切轴盘(16)、滚珠轴承(18)、上剪切轴盘(19)、上导磁轴套(20)、轴承套筒(22)、电机支架(23)、联轴器(24)、电机(26)，其特征在于：所述上导磁板(2)与下导磁板(5)之间通过工字钢(3)支撑固定连接，上导磁板(2)与下导磁板(5)之间一侧连接有铁芯(4)，另一侧装有上剪切轴盘(19)和下剪切轴盘(16)，上剪切轴盘(19)通过滚珠轴承(18)和轴承套筒(22)安装在上导磁板(2)上，上导磁板(2)的上方通过电机支架(23)安装电机(26)，电机(26)通过联轴器(24)与上剪切轴盘(19)连接；下剪切轴盘(16)通过直线轴承(14)安装在下导磁板(5)上。

2.根据权利要求1所述的单线圈磁流变液法向应力测试装置，其特征在于：所述上剪切轴盘(19)与上导磁轴套(20)通过滚珠轴承(18)与压紧螺母压紧固定。

3.根据权利要求1所述的单线圈磁流变液法向应力测试装置，其特征在于：所述直线轴承(14)与下剪切轴盘(16)之间过盈配合连接。

4.根据权利要求1所述的单线圈磁流变液法向应力测试装置，其特征在于：所述下剪切轴盘(16)端面边缘设置非磁性O型挡圈(17)。

5.根据权利要求1所述的单线圈磁流变液法向应力测试装置，其特征在于：所述下导磁板(5)通过支架(7)安装在实验台上。