CN110631928A - 一种磁流变液剪切屈服应力测试装置 - Google Patents

一种磁流变液剪切屈服应力测试装置 Download PDF

Info

Publication number
CN110631928A
CN110631928A CN201911021248.5A CN201911021248A CN110631928A CN 110631928 A CN110631928 A CN 110631928A CN 201911021248 A CN201911021248 A CN 201911021248A CN 110631928 A CN110631928 A CN 110631928A
Authority
CN
China
Prior art keywords
titanium alloy
pure iron
iron shell
hole
shearing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201911021248.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110631928B (zh
Inventor
郭迎庆
徐赵东
蔡辉
张伟
孙春丽
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing Forestry University
Original Assignee
Nanjing Forestry University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing Forestry University filed Critical Nanjing Forestry University
Priority to CN201911021248.5A priority Critical patent/CN110631928B/zh
Priority claimed from CN201911021248.5A external-priority patent/CN110631928B/zh
Publication of CN110631928A publication Critical patent/CN110631928A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110631928B publication Critical patent/CN110631928B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N11/00Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
    • G01N11/10Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by moving a body within the material
    • G01N11/14Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by moving a body within the material by using rotary bodies, e.g. vane
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/02Details
    • G01N3/06Special adaptations of indicating or recording means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/24Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady shearing forces
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/003Generation of the force
    • G01N2203/005Electromagnetic means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/022Environment of the test
    • G01N2203/0222Temperature
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/022Environment of the test
    • G01N2203/0236Other environments
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/06Indicating or recording means; Sensing means
    • G01N2203/067Parameter measured for estimating the property
    • G01N2203/0676Force, weight, load, energy, speed or acceleration

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)

Abstract

本发明涉及一种磁流变液剪切屈服应力测试装置,由控制模块(0)、匀强可调的磁场发生装置、剪切装置、采集装置、以及为磁场发生装置、剪切装置和控制器供电的电源(1)组成;其中,磁场发生装置包括由电工纯铁构成的闭合结构和磁场、温度测量装置,闭合结构内置有钛合金套筒(8)和缠绕在其上的导电线圈(10),钛合金盛液桶(7)置于钛合金套筒(8)内部,剪切装置包含转动电机(2)和剪切轴(4);采集装置包含霍尔、温度、扭矩传感器(3),霍尔、温度传感器置于磁场发生装置内部,扭矩传感器(3)设置在剪切轴(4)上;与现有技术相比,本发明具有结构简单、便于操作、稳定性好、测量结果准确等优点。

Description

一种磁流变液剪切屈服应力测试装置
技术领域
本发明涉及一种磁流变液剪切屈服应力测试装置,属于磁流变液检测技术领域。
背景技术
磁流变液是一种具有良好发展前景和工程应用价值的新型智能材料,在外加磁场的作用下,会在固体与液体之间发生毫秒级的可逆转化,从而产生明显的磁流变效应。磁流变液这种独特的流变特性被广泛应用于土木建筑、机械、汽车、航空、精密加工、以及医疗等领域。磁流变阻尼器正是充分利用磁流变液的可调性和磁效应制作而成的,因此磁流变液的力学特性直接影响着阻尼器的使用性能。剪切屈服应力是衡量磁流变液在磁场作用下固化强度大小的指标,是磁流变液的主要力学性能参数,因此研制出能够精准测量磁流变液剪切屈服应力的测试装置、对于评价磁流变液的力学性能显得尤为重要。
磁流变液测试装置目前存在有几大类,其中,平板型是在磁场中通过平板间的剪切运动进行磁流变液屈服应力的测试。仅就测试本身而言,存在以下缺点:①平板壁面光滑,在强磁场作用下易产生壁面滑移效应,导致测量结果偏小;②平板运动剪切面较大,测量时不易产生匀强磁场。管道流型是在磁场中形成管道流,通过测量两端压差和流速,从而可得出的剪切屈服应力,管道流模式测试系统也存在如下缺点:①由于管道口处尺寸明显改变,使得测量的压差存在较大误差;②在较高的磁场作用下磁流变液容易产生固液分离,悬浮颗粒由于磁场作用吸附在壁面,而载液却沿管道流出,导致剪切屈服应力被测段中磁流变液的体积比增大,使得测量结果偏大,同时在管道壁面摩阻力较小,容易产生壁面滑移效应。同心圆筒旋转型,该测试装置因其内外圆筒的直径不相等会产生扇形的磁场,在原理上存在缺陷,同时旋转圆筒壁面易产生壁面滑移。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种磁流变液剪切屈服应力测试装置,能够测量不同磁场、不同转速下磁流变液的剪切屈服应力,能解决传统测试装置强磁场情况下磁流变液壁面滑移效应、测量精度低及磁场不均匀等缺点。
本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案:本发明设计了一种磁流变液剪切屈服应力测试装置,包括控制模块、电源、转动电机、扭矩传感器、剪切轴、剪切刀、纯铁外壳、钛合金盛液桶、钛合金套筒、顶盖块;
其中,钛合金套筒为两端敞开、且相互贯通的直线形筒体结构,钛合金套筒的筒体外周上绕设导电线圈;纯铁外壳为封闭腔体结构,控制模块设于纯铁外壳的外部,钛合金套筒以竖直姿态固定设置于纯铁外壳的内部,且纯铁外壳的内顶面、内底面、以及内壁一周,分别与钛合金套筒和导电线圈整体结构的各相对应位置对接,实现纯铁外壳对钛合金套筒和导电线圈整体结构的包裹;导电线圈的导线外接、串联控制模块对接电源,由控制模块控制对导电线圈的通断电;
纯铁外壳顶面上对应钛合金套筒顶部端口的位置、设置贯穿纯铁外壳顶面的通孔,该通孔的口径与钛合金套筒顶部端口的口径相适应,且贯穿钛合金套筒两端的中心线穿过该通孔的中心;钛合金盛液桶为顶面敞开的桶体结构,钛合金盛液桶沿其底面中垂线方向上的投影的形状、外径,与钛合金套筒端口内部水平面的形状、内径相适应,钛合金盛液桶以其底面呈水平姿态、固定设置于钛合金套筒的端口内部,且钛合金盛液桶的外周对接钛合金套筒的内壁,以及钛合金盛液桶的顶面敞开竖直向上,钛合金盛液桶外底面至钛合金套筒底部端口的区域填充纯铁结构,且该纯铁结构分别对接钛合金盛液桶外底面、纯铁外壳内底面、以及钛合金套筒的内壁;钛合金盛液桶内装载磁流变液;顶盖块为纯铁材料制成,顶盖块上截面的形状、外径与纯铁外壳顶面上通孔截面的形状、内径相适应,顶盖块可分离式、置于纯铁外壳顶面上的通孔中,且顶盖块的上表面与纯铁外壳的外顶面相平齐,以及顶盖块的下表面与钛合金盛液桶内磁流变液的液面相接触;
顶盖块上设置贯穿其顶面、底面中心位置的通孔,该通孔的内径与剪切轴的外径相适应;基于顶盖块置于纯铁外壳顶面上的通孔中,转动电机设于纯铁外壳顶面的正上方,且转动电机上驱动杆端部竖直向下、指向顶盖块上通孔的中心位置,以及转动电机与纯铁外壳彼此位置相对固定;剪切刀为圆盘式刀片结构;转动电机的驱动杆端部经过扭矩传感器的检测接口、对接剪切轴的其中一端,扭矩传感器的位置相对转动电机与纯铁外壳的位置固定,剪切轴的另一端竖直向下穿过顶盖块上通孔后、固定对接剪切刀圆盘式刀片结构其中一面的中点位置,且剪切刀圆盘式刀片结构所在面与剪切轴所在直线相垂直,以及各刀片所在共面位于钛合金盛液桶内磁流变液液面以下预设深度位置,转动电机上驱动杆所在直线与剪切轴所在直线相共线;转动电机对接电源进行取电,同时控制模块连接转动电机、对其进行控制,转动电机工作由其驱动杆经扭矩传感器带动剪切轴转动,剪切刀随剪切轴的转动而转动。
作为本发明的一种优选技术方案:还包括第一弹性联轴器、第一连轴、第二连轴、第二弹性联轴器;所述转动电机的驱动杆端部经第一弹性联轴器对接第一连轴的其中一端,第一连轴的另一端经过扭矩传感器的检测接口、对接第二连轴的其中一端,第二连轴的另一端经第二弹性联轴器对接剪切轴的其中一端,转动电机驱动杆所在直线、第一连轴所在直线、第二连轴所在直线、剪切轴所在直线四者相共线。
作为本发明的一种优选技术方案:还包括彼此结构相同的上圆盘和下圆盘,上圆盘和下圆盘均采用钛合金材料制成,圆盘中心位置设置贯穿其上下面、口径与所述钛合金套筒端口口径相等的通孔,上圆盘的通孔套接于钛合金套筒顶部端口位置,且上圆盘通孔边缘一周与钛合金套筒顶部端口边缘一周相固定对接,下圆盘的通孔套接于钛合金套筒底部端口位置,且下圆盘通孔边缘一周与钛合金套筒底部端口边缘一周相固定对接,圆盘的外径大于钛合金套筒外周绕设导电线圈后的外径。
作为本发明的一种优选技术方案:还包括冷却装置和冷却水管,所述纯铁外壳的侧壁上设置两个、分别贯穿其内外空间的通孔,通孔的内径与冷却水管的外径相适应,并定义两个通孔分别为入孔和出孔,冷却装置设于纯铁外壳的外部,冷却装置的输出端对接冷却水管的其中一端,冷却水管的另一端由纯铁外壳侧壁上的入孔、进入纯铁外壳内部,并在所述钛合金套筒上导电线圈的外周绕预设圈数,然后冷却水管的另一端由纯铁外壳侧壁上的出孔、穿出纯铁外壳,并对接冷却装置的输入端。
作为本发明的一种优选技术方案:还包括设置于所述钛合金盛液桶外底面的霍尔传感器、温度传感器,霍尔传感器、温度传感器分别通过导线、经纯铁区域穿出纯铁外壳,实现检测信号输出。
作为本发明的一种优选技术方案:还包括显示器,所述扭矩传感器、霍尔传感器、温度传感器分别与显示器相连接,实现各传感器检测结果的输出显示。
作为本发明的一种优选技术方案:还包括支撑架、升降装置和支撑板,支撑架的基座摆放设置,支撑架上的结构用于固定所述转动电机与扭矩传感器的位置,支撑板经升降装置设置于支撑架基座的上方,支撑板基于升降装置实现高度的变化,所述纯铁外壳的外底面放置于支撑板的上表面,纯铁外壳基于支撑板随升降装置的高度变化,实现与转动电机、扭矩传感器位置的相对固定。
本发明所述一种磁流变液剪切屈服应力测试装置,采用以上技术方案与现有技术相比,具有以下技术效果:
(1)本发明所设计磁流变液剪切屈服应力测试装置中,磁场发生装置闭合磁路采用电工纯铁材料,提高了磁路保存磁性的能力,降低了磁路的磁阻损耗,因电工纯铁矫顽磁场小,避免了磁路中剩磁对实验装置产生影响,同时以电工纯铁材料的闭合磁路具有高磁饱和值,且加工、热处理容易的优点,以及基于高磁饱和值,所设计测试装置尺寸大小适宜;
(2)本发明所设计磁流变液剪切屈服应力测试装置中,钛合金盛液桶置于线圈套筒中间且靠近顶盖,可使磁流变液区域的磁场强度增大且均匀度较好,同时添加/清理磁流变液方便;
(3)本发明所设计磁流变液剪切屈服应力测试装置中,应用钛合金材质作为不导磁材料,没有磁损耗,保证了磁路结构的完整性,而且钛合金套筒还具有良好的韧性、塑性和高温变形性能;
(4)本发明所设计磁流变液剪切屈服应力测试装置中,钛合金盛液桶和剪切刀均为钛合金材质,在剪切过程中保证了钛合金盛液桶和剪切刀不会被磁化,从而避免了长期工作状态下由于磁化而引起钛合金盛液桶与剪切刀相互吸引无法工作的问题;
(5)本发明所设计磁流变液剪切屈服应力测试装置中,采用循环水冷装置体积小,不会对磁路造成影响,能够很好地降低通电线圈的温度,进而减小实验误差;
(6)本发明所设计磁流变液剪切屈服应力测试装置中,内部嵌入了霍尔传感器和温度传感器,能够实时准确测量磁流变液区域的磁场强度,温度大小,而且不会对装置内部磁路造成影响;
(7)本发明所设计磁流变液剪切屈服应力测试装置中,升降装置采用双铰接剪叉式升降台与压力千分表,可以快速精确地调整工作平台位置。
附图说明
图1是本发明设计磁流变液剪切屈服应力测试装置的结构示意图;
图2是本发明设计中基于支撑结构的示意图。
其中,0.控制模块,1.电源,2.转动电机,3.扭矩传感器,4.剪切轴,5.剪切刀,6.纯铁外壳,7.钛合金盛液桶,8.钛合金套筒,9.顶盖块,10.导电线圈,11.磁流变液,12.第一弹性联轴器,13.第一连轴,14.第二连轴,15.第二弹性联轴器,16.上圆盘,17.下圆盘,18.冷却装置,19.冷却水管,20.支撑架,21.升降装置,22.支撑板,23.显示器,24.霍尔传感器。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
本发明设计了一种磁流变液剪切屈服应力测试装置,实际应用当中,如图1所示,具体包括控制模块0、电源1、转动电机2、扭矩传感器3、剪切轴4、剪切刀5、纯铁外壳6、钛合金盛液桶7、钛合金套筒8、顶盖块9、第一弹性联轴器12、第一连轴13、第二连轴14、第二弹性联轴器15、上圆盘16、下圆盘17、冷却装置18、冷却水管19、霍尔传感器24、温度传感器、显示器23、支撑架20、升降装置21和支撑板22。
如图2所示,钛合金套筒8为两端敞开、且相互贯通的直线形筒体结构,钛合金套筒8的筒体外周上绕设导电线圈10;纯铁外壳6为封闭腔体结构,控制模块0设于纯铁外壳6的外部,钛合金套筒8以竖直姿态固定设置于纯铁外壳6的内部,且纯铁外壳6的内顶面、内底面、以及内壁一周,分别与钛合金套筒8和导电线圈10整体结构的各相对应位置对接,实现纯铁外壳6对钛合金套筒8和导电线圈10整体结构的包裹;导电线圈10的导线外接、串联控制模块0对接电源1,由控制模块0控制对导电线圈10的通断电。
上圆盘16和下圆盘17彼此结构相同,上圆盘16和下圆盘17均采用钛合金材料制成,圆盘中心位置设置贯穿其上下面、口径与所述钛合金套筒8端口口径相等的通孔,上圆盘16的通孔套接于钛合金套筒8顶部端口位置,且上圆盘16通孔边缘一周与钛合金套筒8顶部端口边缘一周相固定对接,下圆盘17的通孔套接于钛合金套筒8底部端口位置,且下圆盘17通孔边缘一周与钛合金套筒8底部端口边缘一周相固定对接,圆盘的外径大于钛合金套筒8外周绕设导电线圈10后的外径。
纯铁外壳6顶面上对应钛合金套筒8顶部端口的位置、设置贯穿纯铁外壳6顶面的通孔,该通孔的口径与钛合金套筒8顶部端口的口径相适应,且贯穿钛合金套筒8两端的中心线穿过该通孔的中心;钛合金盛液桶7为顶面敞开的桶体结构,钛合金盛液桶7沿其底面中垂线方向上的投影的形状、外径,与钛合金套筒8端口内部水平面的形状、内径相适应,钛合金盛液桶7以其底面呈水平姿态、固定设置于钛合金套筒8的端口内部,且钛合金盛液桶7的外周对接钛合金套筒8的内壁,以及钛合金盛液桶7的顶面敞开竖直向上,钛合金盛液桶7外底面至钛合金套筒8底部端口的区域填充纯铁结构,且该纯铁结构分别对接钛合金盛液桶7外底面、纯铁外壳6内底面、以及钛合金套筒8的内壁;钛合金盛液桶7内装载磁流变液11;顶盖块9为纯铁材料制成,顶盖块9上截面的形状、外径与纯铁外壳6顶面上通孔截面的形状、内径相适应,顶盖块9可分离式、置于纯铁外壳6顶面上的通孔中,且顶盖块9的上表面与纯铁外壳6的外顶面相平齐,以及顶盖块9的下表面与钛合金盛液桶7内磁流变液11的液面相接触;霍尔传感器24、温度传感器设置于所述钛合金盛液桶7外底面,霍尔传感器24、温度传感器分别通过导线、经纯铁区域穿出纯铁外壳6,实现检测信号输出。
顶盖块9上设置贯穿其顶面、底面中心位置的通孔,该通孔的内径与剪切轴4的外径相适应;基于顶盖块9置于纯铁外壳6顶面上的通孔中,转动电机2设于纯铁外壳6顶面的正上方,且转动电机2上驱动杆端部竖直向下、指向顶盖块9上通孔的中心位置,以及转动电机2与纯铁外壳6彼此位置相对固定;剪切刀5为圆盘式刀片结构;转动电机2的驱动杆端部经第一弹性联轴器12对接第一连轴13的其中一端,第一连轴13的另一端经过扭矩传感器3的检测接口、对接第二连轴14的其中一端,第二连轴14的另一端经第二弹性联轴器15对接剪切轴4的其中一端,转动电机2驱动杆所在直线、第一连轴13所在直线、第二连轴14所在直线、剪切轴4所在直线四者相共线,扭矩传感器3的位置相对转动电机2与纯铁外壳6的位置固定,剪切轴4的另一端竖直向下穿过顶盖块9上通孔后、固定对接剪切刀5圆盘式刀片结构其中一面的中点位置,且剪切刀5圆盘式刀片结构所在面与剪切轴4所在直线相垂直,以及各刀片所在共面位于钛合金盛液桶7内磁流变液11液面以下预设深度位置,转动电机2上驱动杆所在直线与剪切轴4所在直线相共线;转动电机2对接电源1进行取电,同时控制模块0连接转动电机2、对其进行控制,转动电机2工作由其驱动杆经扭矩传感器3带动剪切轴4转动,剪切刀5随剪切轴4的转动而转动。
扭矩传感器3、霍尔传感器24、温度传感器分别与显示器23相连接,实现各传感器检测结果的输出显示。
纯铁外壳6的侧壁上设置两个、分别贯穿其内外空间的通孔,通孔的内径与冷却水管19的外径相适应,并定义两个通孔分别为入孔和出孔,冷却装置18设于纯铁外壳6的外部,冷却装置18的输出端对接冷却水管19的其中一端,冷却水管19的另一端由纯铁外壳6侧壁上的入孔、进入纯铁外壳6内部,并在所述钛合金套筒8上导电线圈10的外周绕预设圈数,然后冷却水管19的另一端由纯铁外壳6侧壁上的出孔、穿出纯铁外壳6,并对接冷却装置18的输入端。
如图1所示,支撑架20的基座摆放设置,支撑架20上的结构用于固定所述转动电机2与扭矩传感器3的位置,支撑板22经升降装置21设置于支撑架20基座的上方,支撑板22基于升降装置21实现高度的变化,所述纯铁外壳6的外底面放置于支撑板22的上表面,纯铁外壳6基于支撑板22随升降装置21的高度变化,实现与转动电机2、扭矩传感器3位置的相对固定。
将上述所设计磁流变液剪切屈服应力测试装置,应用于实际当中,按上述所设计结构进行连接设置安装,具体进行测试过程中,通过对控制模块0发送指令,实现由控制模块0控制对导电线圈10的通断电、以及通电电流大小,由此基于通电磁感线原理,实现不同磁场的产生,由此在不同磁场下,进一步通过对控制模块0发送指令,由控制模块0对转动电机2进行控制,实现不同的转速,即带动剪切刀5圆盘式刀片结构在磁流变液11液面以下进行转动,转动过程中,即由扭矩传感器3实时监测获得扭矩力,即磁流变液剪切屈服应力,并通过显示器23进行输出显示;与此同时,设置于所述钛合金盛液桶7外底面的霍尔传感器24、温度传感器实时工作,能够实时准确测量磁流变液区域的磁场强度,温度大小,并通过显示器23进行输出显示;不仅如此,在实际应用中,还设计设置了冷却结构,通过外设的冷却装置18,结合进入纯铁外壳6内部、并绕钛合金套筒8上导电线圈10外周数圈后、再穿出纯铁外壳6的冷却水管19,实现对通电工作的导电线圈10实现散热操作;如此整个设计磁流变液剪切屈服应力测试装置,在实际应用中,即可测量不同磁场、不同转速下磁流变液的剪切屈服应力,能解决传统测试装置强磁场情况下磁流变液壁面滑移效应、测量精度低及磁场不均匀等缺点。
上述技术方案所设计磁流变液剪切屈服应力测试装置中,磁场发生装置闭合磁路采用电工纯铁材料,提高了磁路保存磁性的能力,降低了磁路的磁阻损耗,因电工纯铁矫顽磁场小,避免了磁路中剩磁对实验装置产生影响,同时以电工纯铁材料的闭合磁路具有高磁饱和值,且加工、热处理容易的优点,以及基于高磁饱和值,所设计测试装置尺寸大小适宜;而且钛合金盛液桶7置于线圈套筒中间且靠近顶盖,可使磁流变液区域的磁场强度增大且均匀度较好,同时添加/清理磁流变液方便;同时应用钛合金材质作为不导磁材料,没有磁损耗,保证了磁路结构的完整性,而且钛合金套筒8还具有良好的韧性、塑性和高温变形性能;还有钛合金盛液桶7和剪切刀5均为钛合金材质,在剪切过程中保证了钛合金盛液桶7和剪切刀5不会被磁化,从而避免了长期工作状态下由于磁化而引起钛合金盛液桶7与剪切刀5相互吸引无法工作的问题;除此之外采用循环水冷装置体积小,不会对磁路造成影响,能够很好地降低通电线圈的温度,进而减小实验误差;并且内部嵌入了霍尔传感器24和温度传感器,能够实时准确测量磁流变液区域的磁场强度,温度大小,而且不会对装置内部磁路造成影响;不仅如此,升降装置21采用双铰接剪叉式升降台与压力千分表,可以快速精确地调整工作平台位置。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明,但是本发明并不限于上述实施方式,在本领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (7)

1.一种磁流变液剪切屈服应力测试装置,其特征在于:包括控制模块(0)、电源(1)、转动电机(2)、扭矩传感器(3)、剪切轴(4)、剪切刀(5)、纯铁外壳(6)、钛合金盛液桶(7)、钛合金套筒(8)、顶盖块(9);
其中,钛合金套筒(8)为两端敞开、且相互贯通的直线形筒体结构,钛合金套筒(8)的筒体外周上绕设导电线圈(10);纯铁外壳(6)为封闭腔体结构,控制模块(0)设于纯铁外壳(6)的外部,钛合金套筒(8)以竖直姿态固定设置于纯铁外壳(6)的内部,且纯铁外壳(6)的内顶面、内底面、以及内壁一周,分别与钛合金套筒(8)和导电线圈(10)整体结构的各相对应位置对接,实现纯铁外壳(6)对钛合金套筒(8)和导电线圈(10)整体结构的包裹;导电线圈(10)的导线外接、串联控制模块(0)对接电源(1),由控制模块(0)控制对导电线圈(10)的通断电;
纯铁外壳(6)顶面上对应钛合金套筒(8)顶部端口的位置、设置贯穿纯铁外壳(6)顶面的通孔,该通孔的口径与钛合金套筒(8)顶部端口的口径相适应,且贯穿钛合金套筒(8)两端的中心线穿过该通孔的中心;钛合金盛液桶(7)为顶面敞开的桶体结构,钛合金盛液桶(7)沿其底面中垂线方向上的投影的形状、外径,与钛合金套筒(8)端口内部水平面的形状、内径相适应,钛合金盛液桶(7)以其底面呈水平姿态、固定设置于钛合金套筒(8)的端口内部,且钛合金盛液桶(7)的外周对接钛合金套筒(8)的内壁,以及钛合金盛液桶(7)的顶面敞开竖直向上,钛合金盛液桶(7)外底面至钛合金套筒(8)底部端口的区域填充纯铁结构,且该纯铁结构分别对接钛合金盛液桶(7)外底面、纯铁外壳(6)内底面、以及钛合金套筒(8)的内壁;钛合金盛液桶(7)内装载磁流变液(11);顶盖块(9)为纯铁材料制成,顶盖块(9)上截面的形状、外径与纯铁外壳(6)顶面上通孔截面的形状、内径相适应,顶盖块(9)可分离式、置于纯铁外壳(6)顶面上的通孔中,且顶盖块(9)的上表面与纯铁外壳(6)的外顶面相平齐,以及顶盖块(9)的下表面与钛合金盛液桶(7)内磁流变液(11)的液面相接触;
顶盖块(9)上设置贯穿其顶面、底面中心位置的通孔,该通孔的内径与剪切轴(4)的外径相适应;基于顶盖块(9)置于纯铁外壳(6)顶面上的通孔中,转动电机(2)设于纯铁外壳(6)顶面的正上方,且转动电机(2)上驱动杆端部竖直向下、指向顶盖块(9)上通孔的中心位置,以及转动电机(2)与纯铁外壳(6)彼此位置相对固定;剪切刀(5)为圆盘式刀片结构;转动电机(2)的驱动杆端部经过扭矩传感器(3)的检测接口、对接剪切轴(4)的其中一端,扭矩传感器(3)的位置相对转动电机(2)与纯铁外壳(6)的位置固定,剪切轴(4)的另一端竖直向下穿过顶盖块(9)上通孔后、固定对接剪切刀(5)圆盘式刀片结构其中一面的中点位置,且剪切刀(5)圆盘式刀片结构所在面与剪切轴(4)所在直线相垂直,以及各刀片所在共面位于钛合金盛液桶(7)内磁流变液(11)液面以下预设深度位置,转动电机(2)上驱动杆所在直线与剪切轴(4)所在直线相共线;转动电机(2)对接电源(1)进行取电,同时控制模块(0)连接转动电机(2)、对其进行控制,转动电机(2)工作由其驱动杆经扭矩传感器(3)带动剪切轴(4)转动,剪切刀(5)随剪切轴(4)的转动而转动。
2.根据权利要求1所述一种磁流变液剪切屈服应力测试装置,其特征在于:还包括第一弹性联轴器(12)、第一连轴(13)、第二连轴(14)、第二弹性联轴器(15);所述转动电机(2)的驱动杆端部经第一弹性联轴器(12)对接第一连轴(13)的其中一端,第一连轴(13)的另一端经过扭矩传感器(3)的检测接口、对接第二连轴(14)的其中一端,第二连轴(14)的另一端经第二弹性联轴器(15)对接剪切轴(4)的其中一端,转动电机(2)驱动杆所在直线、第一连轴(13)所在直线、第二连轴(14)所在直线、剪切轴(4)所在直线四者相共线。
3.根据权利要求2所述一种磁流变液剪切屈服应力测试装置,其特征在于:还包括彼此结构相同的上圆盘(16)和下圆盘(17),上圆盘(16)和下圆盘(17)均采用钛合金材料制成,圆盘中心位置设置贯穿其上下面、口径与所述钛合金套筒(8)端口口径相等的通孔,上圆盘(16)的通孔套接于钛合金套筒(8)顶部端口位置,且上圆盘(16)通孔边缘一周与钛合金套筒(8)顶部端口边缘一周相固定对接,下圆盘(17)的通孔套接于钛合金套筒(8)底部端口位置,且下圆盘(17)通孔边缘一周与钛合金套筒(8)底部端口边缘一周相固定对接,圆盘的外径大于钛合金套筒(8)外周绕设导电线圈(10)后的外径。
4.根据权利要求3所述一种磁流变液剪切屈服应力测试装置,其特征在于:还包括冷却装置(18)和冷却水管(19),所述纯铁外壳(6)的侧壁上设置两个、分别贯穿其内外空间的通孔,通孔的内径与冷却水管(19)的外径相适应,并定义两个通孔分别为入孔和出孔,冷却装置(18)设于纯铁外壳(6)的外部,冷却装置(18)的输出端对接冷却水管(19)的其中一端,冷却水管(19)的另一端由纯铁外壳(6)侧壁上的入孔、进入纯铁外壳(6)内部,并在所述钛合金套筒(8)上导电线圈(10)的外周绕预设圈数,然后冷却水管(19)的另一端由纯铁外壳(6)侧壁上的出孔、穿出纯铁外壳(6),并对接冷却装置(18)的输入端。
5.根据权利要求4所述一种磁流变液剪切屈服应力测试装置,其特征在于:还包括设置于所述钛合金盛液桶(7)外底面的霍尔传感器(24)、温度传感器,霍尔传感器(24)、温度传感器分别通过导线、经纯铁区域穿出纯铁外壳(6),实现检测信号输出。
6.根据权利要求5所述一种磁流变液剪切屈服应力测试装置,其特征在于:还包括显示器(23),所述扭矩传感器(3)、霍尔传感器(24)、温度传感器分别与显示器(23)相连接,实现各传感器检测结果的输出显示。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述磁流变液剪切屈服应力测试装置,其特征在于:还包括支撑架(20)、升降装置(21)和支撑板(22),支撑架(20)的基座摆放设置,支撑架(20)上的结构用于固定所述转动电机(2)与扭矩传感器(3)的位置,支撑板(22)经升降装置(21)设置于支撑架(20)基座的上方,支撑板(22)基于升降装置(21)实现高度的变化,所述纯铁外壳(6)的外底面放置于支撑板(22)的上表面,纯铁外壳(6)基于支撑板(22)随升降装置(21)的高度变化,实现与转动电机(2)、扭矩传感器(3)位置的相对固定。
CN201911021248.5A 2019-10-25 一种磁流变液剪切屈服应力测试装置 Active CN110631928B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911021248.5A CN110631928B (zh) 2019-10-25 一种磁流变液剪切屈服应力测试装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911021248.5A CN110631928B (zh) 2019-10-25 一种磁流变液剪切屈服应力测试装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110631928A true CN110631928A (zh) 2019-12-31
CN110631928B CN110631928B (zh) 2024-06-04

Family

ID=

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111948586A (zh) * 2020-08-07 2020-11-17 科马智能悬架技术(青岛)有限公司 一种磁流变液疲劳测试系统
CN113188955A (zh) * 2021-05-11 2021-07-30 燕山大学 一种基于亥姆霍兹线圈的磁流变液粘度测定实验平台

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100924087B1 (ko) * 2008-07-23 2009-11-02 한국과학기술원 자기유변유체를 이용한 햅틱모듈, 그 제어방법 및햅틱모듈을 갖는 햅틱 제공 장치
CN103512690A (zh) * 2012-06-29 2014-01-15 东南大学常州研究院 磁流变液剪切屈服应力测试装置
CN203432878U (zh) * 2013-08-13 2014-02-12 昆明理工大学 一种磁流变液剪切屈服强度测试仪器
CN203941080U (zh) * 2014-06-14 2014-11-12 浙江师范大学 剪切模式下磁流变液温度特性检测装置
CN104483239A (zh) * 2014-12-31 2015-04-01 东南大学 一种可调磁场下磁流变液剪切屈服应力实验装置
CN204359476U (zh) * 2014-12-12 2015-05-27 浙江师范大学 动态非均匀磁场下磁流变液剪切屈服力检测装置
CN109899443A (zh) * 2019-04-15 2019-06-18 南京林业大学 一种基于磁流变弹性体的减振装置
CN110095220A (zh) * 2019-05-22 2019-08-06 上海应用技术大学 一种磁流变液剪切屈服应力测量装置
CN210893965U (zh) * 2019-10-25 2020-06-30 南京林业大学 一种磁流变液剪切屈服应力测试装置

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100924087B1 (ko) * 2008-07-23 2009-11-02 한국과학기술원 자기유변유체를 이용한 햅틱모듈, 그 제어방법 및햅틱모듈을 갖는 햅틱 제공 장치
CN103512690A (zh) * 2012-06-29 2014-01-15 东南大学常州研究院 磁流变液剪切屈服应力测试装置
CN203432878U (zh) * 2013-08-13 2014-02-12 昆明理工大学 一种磁流变液剪切屈服强度测试仪器
CN203941080U (zh) * 2014-06-14 2014-11-12 浙江师范大学 剪切模式下磁流变液温度特性检测装置
CN204359476U (zh) * 2014-12-12 2015-05-27 浙江师范大学 动态非均匀磁场下磁流变液剪切屈服力检测装置
CN104483239A (zh) * 2014-12-31 2015-04-01 东南大学 一种可调磁场下磁流变液剪切屈服应力实验装置
CN109899443A (zh) * 2019-04-15 2019-06-18 南京林业大学 一种基于磁流变弹性体的减振装置
CN110095220A (zh) * 2019-05-22 2019-08-06 上海应用技术大学 一种磁流变液剪切屈服应力测量装置
CN210893965U (zh) * 2019-10-25 2020-06-30 南京林业大学 一种磁流变液剪切屈服应力测试装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111948586A (zh) * 2020-08-07 2020-11-17 科马智能悬架技术(青岛)有限公司 一种磁流变液疲劳测试系统
CN111948586B (zh) * 2020-08-07 2023-06-30 科马智能悬架技术(青岛)有限公司 一种磁流变液疲劳测试系统
CN113188955A (zh) * 2021-05-11 2021-07-30 燕山大学 一种基于亥姆霍兹线圈的磁流变液粘度测定实验平台

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103512690B (zh) 磁流变液剪切屈服应力测试装置
CN106597325B (zh) 一种低温下超导磁体动态测量装置及测量方法
CN100385230C (zh) 磁流变液流变特性测量系统
CN109357973B (zh) 一种磁流变液体粘度测试装置及测试方法
US8850874B1 (en) In-line viscometer
CN109557025A (zh) 一种盘盘摩擦副润滑性能试验台
CN104515493A (zh) 一种自动化径向跳动测量装置
CN103901168B (zh) 一种磁流变液特性测试仪
CN210893965U (zh) 一种磁流变液剪切屈服应力测试装置
CN110631928A (zh) 一种磁流变液剪切屈服应力测试装置
CN110631928B (zh) 一种磁流变液剪切屈服应力测试装置
CN105547923A (zh) 一种双拉力源式磁流变液屈服应力测量系统
CN111207868B (zh) 一种基于磁弹效应的平面残余应力自动检测装置及方法
CN202471552U (zh) 双线圈式磁流变液流变特性测试装置
CN109682719A (zh) 磁流变液流动模式流变属性自动化测试系统及其方法
US2657572A (en) Viscosity measuring device
CN109827684A (zh) 一种力矩电机力矩波动测试仪及测试方法
CN109490127A (zh) 一种液体润滑圆环摩擦磨损实验装置及测量方法
CN215339637U (zh) 基于旋转磁瓦的场强频率可变磁化实验装置
CN213022742U (zh) 一种用于测定加砂压裂液的旋转粘度计
CN108931746A (zh) 一种液态磁敏感材料的实验装置
CN103776495A (zh) 一种非接触式齿轮转速检测实验装置
CN209380122U (zh) 一种金属管浮子流量计焊接工装
CN209485944U (zh) 一种盘盘摩擦副润滑性能试验台
CN202614637U (zh) 一种磁流变液剪切应力测试装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant