CN111638017B - 剪切稀化和温度耦合的磁流变液密封性能检测系统及方法 - Google Patents

剪切稀化和温度耦合的磁流变液密封性能检测系统及方法 Download PDF

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Abstract

剪切稀化和温度耦合的磁流变液密封性能检测系统，包括液压升降台、龙门架、电磁铁、剪切转子、变频减速电机、气泵加压检测装置、体积标定装置、第三数显温度压力表、电源和计算机，电磁铁固定安装在液压升降台上，变频减速电机固定安装在龙门架的横梁上且位于电磁铁的正上方，剪切转子的底部插入到电磁铁顶部的环型凹槽内，剪切转子的顶部转轴与变频减速电机的输出轴传动连接，剪切转子的顶部安装有两个第一快插接头，右侧的第一快插接头与气泵加压检测装置的出气口连接，体积标定装置的出气口和第三数显温度压力表分别与左侧的第一快插接头连接。本发明设计科学，根据降压检漏法能有效检测磁流变液在剪切稀化和温度耦合下的密封性。

Description

剪切稀化和温度耦合的磁流变液密封性能检测系统及方法
技术领域
本发明涉及磁流变液密封性能检测技术领域，具体的说，涉及一种剪切稀化和温度耦合的磁流变液密封性能检测系统及方法。
背景技术
旋翼是直升机产生升力和操纵力的主要部件，在直升机技术中的作用举足轻重，但同时它也是直升机的主要振源，突出表现在旋翼与机体的耦合自激振动产生的地面共振不稳定性，轻则使机体发生重大偏摆，重则机毁人亡，严重制约着直升机的发展。
为有效解决直升机地面共振问题，采用以磁流变液为工作介质的智能化半主动磁流变阻尼器取代传统被动阻尼缓冲装置的方法，已成为目前的主流技术手段。磁流变阻尼器输出阻尼力快速、可逆、实时可调，能提供应对不同工作状况的需求阻尼，达到抑制地面共振的目的。但受直升机在地面起降等过程中高冲击载荷引发的活塞高速运动对磁流变液施加的剪切稀化作用与摩擦生热效应影响，磁流变阻尼器在长时间服役后会出现漏液问题，严重影响着其减振性能和使用寿命，已成为其在直升机旋翼系统推广应用的瓶颈问题。
针对磁流变阻尼器漏液问题，目前很少有考虑剪切稀化和温度效应耦合作用下的磁流变液密封性能检测系统及检测方法，在推广磁流变阻尼器在直升机旋翼系统中的应用以抑制其地面共振不稳定性方面也缺少解决剪切稀化和温度效应耦合作用下磁流变阻尼器漏液问题的理论研究。
发明内容
本发明的目的是提供一种剪切稀化和温度耦合的磁流变液密封性能检测系统及方法，本发明设计科学，根据降压检漏法能有效检测磁流变液在剪切稀化和温度耦合下的密封性。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
剪切稀化和温度耦合的磁流变液密封性能检测系统，包括液压升降台、龙门架、电磁铁、剪切转子、变频减速电机、气泵加压检测装置、体积标定装置、第三数显温度压力表、若干个热电阻探头、若干个高斯计探头、电源、液压站、液压电气控制器和计算机，液压升降台的上表面固定设置有一套夹紧、固定电磁铁的夹具，龙门架的两根立柱固定在液压升降台的左右两侧，龙门架的横梁左右水平横跨在液压升降台的上方，变频减速电机固定安装在龙门架的横梁上且位于电磁铁的正上方，电磁铁的顶部同中心开设有环型凹槽，环型凹槽内注入有磁流变液，剪切转子为底部敞口的圆筒结构，剪切转子的筒壁厚度小于环型凹槽的径向宽度，剪切转子的底部插入到环型凹槽内并浸入磁流变液中，剪切转子内部形成密闭空间，剪切转子的顶部中心固定设置有一根转轴，转轴的上端通过第一联轴器传动连接有动态扭矩传感器，动态扭矩传感器的上端通过第二联轴器与变频减速电机的输出轴传动连接，剪切转子的顶部安装有两个第一快插接头，第一快插接头为两端开闭式快插接头，两个第一快插接头关于剪切转子的中心左右对称设置，右侧的第一快插接头与气泵加压检测装置的出气口连接，体积标定装置的出气口和第三数显温度压力表分别与左侧的第一快插接头连接，电磁铁的顶部开设有若干个顶部敞口的检测盲孔，各个检测盲孔圆周阵列设置在靠近环型凹槽的外边沿的外侧部，各个热电阻探头和各个高斯计探头分别间隔依次安装在各个检测盲孔中，电源分别与变频减速电机、气泵加压检测装置、液压站、液压电气控制器、计算机、通电线圈和动态扭矩传感器电连接，液压站与液压升降台通过液压油路连接，液压电气控制器与液压站信号连接，计算机分别与变频减速电机、气泵加压检测装置、各个热电阻探头、各个高斯计探头、液压站、液压电气控制器和动态扭矩传感器信号连接。
电磁铁包括筒状磁性外壳、上极板、铁芯、通电线圈和下极板，筒状磁性外壳上侧和下侧均敞口，上极板和下极板均为圆盘结构，上极板和下极板的外径与筒状磁性外壳的外径相等，上极板的底部外边沿固定连接在筒状磁性外壳的顶部边沿，下极板的顶部外边沿固定连接在筒状磁性外壳的底部边沿，上极板的下表面中部和下极板的上表面中部均开设有圆形凹槽，铁芯的顶部匹配插接在上侧的圆形凹槽中，铁芯的顶部与上侧的圆形凹槽的底面接触，铁芯的底部匹配插接在下侧的圆形凹槽中，铁芯的底部与下侧的圆形凹槽的底面接触，铁芯的顶部外边沿与上侧的圆形凹槽的底面之间以及铁芯的底部外边沿与下侧的圆形凹槽的底面之间均压设有第一密封圈，通电线圈同中心套在铁芯的外部，通电线圈的外圆周与筒状磁性外壳的内圆周接触，通电线圈的顶部和上极板的下表面接触，通电线圈的底部和下极板的上表面接触，通电线圈的顶部外边沿与上极板的下表面之间以及通电线圈的底部外边沿与下极板的上表面之间均压设有第二密封圈，环型凹槽和各个检测盲孔均设置在上极板的上表面，上极板的下表面和下极板的上表面均开设有水冷平面螺旋槽，上侧的水冷平面螺旋槽的中部与下侧的水冷平面螺旋槽的中部经通电线圈的中心孔连通，上极板的右侧部开设有与上侧的水冷平面螺旋槽连通的冷却水进口，下极板的右侧部开设有与下侧的水冷平面螺旋槽连通的冷却水出口，冷却水进口和冷却水出口上均安装有第二快插接头，第二快插接头为两端开闭式快插接头。
剪切转子的内圆周和外圆周上均固定设置有位于环型凹槽上方的防溅环，内侧的防溅环的内径不大于环型凹槽的内径，外侧的防溅环的外径不小于环型凹槽的外径，两个防溅环等高且距离上极板的上表面0.5-1.5mm。
气泵加压检测装置包括第一气泵和第一进气管，第一气泵的出气口与第一进气管的进气口连接，第一进气管的出气口与右侧的第一快插接头可拆卸连接，第一进气管上沿气流方向依次设置有第一阀门和第一数显温度压力表，电源与第一气泵电连接，计算机分别与第一气泵和第一数显温度压力表信号连接。
体积标定装置包括第二气泵、第二进气管和参比容器，第二气泵的出气口与第二进气管的进气口连接，第二进气管的出气口与左侧的第一快插接头可拆卸连接，第二进气管上沿气流方向依次设置有第二阀门和第二数显温度压力表，位于第二阀门和第二数显温度压力表之间的第二进气管与参比容器通过一根连通管连通，连通管上设置有第三阀门，电源与第二气泵电连接，计算机分别与第二气泵和第二数显温度压力表信号连接。
剪切稀化和温度耦合的磁流变液密封性能检测系统的检测方法，包括以下步骤：
（一）、使用夹具将电磁铁固定安装在液压升降台上，并调节电磁铁的高度，使剪切转子的底部插入到电磁铁顶部的环型凹槽内，向环型凹槽内注入磁流变液，测试磁流变液发生剪切稀化时，剪切转子的临界转速；
（二）、先通过体积标定装置来标定剪切转子内部的密闭空间的体积V，再通过气泵加压检测装置向剪切转子内注入一定量的空气；
（三）、启动变频减速电机，测试剪切转子处于转速临界值时密闭空间内空气的泄漏量，检测磁流变液的密封性能。
步骤（一）具体为：使用夹具将电磁铁固定安装在液压升降台上，启动液压站，通过液压电气控制器控制液压升降台向上升起，液压升降台带动电磁铁向上移动，使剪切转子的底部插入到环型凹槽内，向环型凹槽内注入磁流变液，并使通电线圈接通电源，从而使电磁铁回路中产生密集的磁通，促使磁流变液产生磁流变效应，启动变频减速电机，驱动剪切转子转动，动态扭矩传感器检测剪切转子的转速和扭矩并将检测的数据传至计算机，由于磁流变液和剪切转子之间剪切应力传递的力矩与测量的扭矩是正相关的，所以，通过扭矩和转速的关系即可得到剪切应力和转速的关系，在剪切转子的壁厚一定的情况下，剪切转子在磁流变液中的回转半径是一定的，剪切转子的内圆周和环型凹槽的内圆周之间以及剪切转子的外圆周和环型凹槽的外圆周之间的密封间隙相等且均是一定的（剪切转子的内圆周和环型凹槽的内圆周之间的密封间隙定义为内密封间隙，剪切转子的外圆周和环型凹槽的外圆周之间的密封间隙定义为外密封间隙，其中这里根据检测需要可以选用四个不同壁厚的剪切转子分别进行密封检测，实现不同内密封间隙和外密封间隙的工作条件），而且在给定回转半径r和某一密封间隙h条件下，剪切速率与剪切转子转速成正比例关系，并且一一对应，即：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
（1） ；
式（1）中，
Figure DEST_PATH_IMAGE004
为剪切速率，r为回转半径，n为转速，h为密封间隙；
在一定剪切速率范围内，磁流变液剪切应力随剪切速率的增大而逐渐增大，但当剪切速率继续增大并超过某一临界值后，磁流变液剪切应力开始逐渐减小，即在此临界值以后，随剪切速率的增大，磁流变液粘度逐渐减小，呈现出剪切稀化特征；由此可知，在回转半径r和密封间隙h一定时，当剪切转子转速超过某一临界值后，磁流变液即会呈现出剪切稀化特征，由于剪切转子的内径小于剪切转子的外径，所以，内密封间隙处的磁流变液发生剪切稀化时所需的转速必然大于外密封间隙处的磁流变液发生剪切稀化时所需的转速，即随着剪切转子的转速增大，外密封间隙处的磁流变液必然先于内密封间隙处的磁流变液发生剪切稀化，如此，随着剪切转子的转速增大，扭矩会连续出现两次下降突变，则第二次下降突变时对应的转速便是能够确保内密封间隙和外密封间隙处的磁流变液均能发生剪切细化的临界转速，在此过程中，将上侧的第二快插接头与冷却水进水管连接，下侧的第二快插接头与冷却水出水管连接，使得冷却水能够通过冷却水进水管经冷却水进口流入上侧的水冷平面螺旋槽中，冷却水在上侧的水冷平面螺旋槽内流动并经通电线圈的中心孔流向下侧的水冷平面螺旋槽，再在下侧的水冷平面螺旋槽内流动，最后经冷却水出口通过冷却水出水管排出，如此，实现对电磁铁内的部件进行冷却，可保障电磁铁长时间正常工作，保证检测结果的准确性，由于无法直接测磁流变液的温度和磁感应强度，所以利用各个热电阻探头和各个高斯计探头分别检测靠近环型凹槽处的温度和磁感应强度并将检测的数据传至计算机，再通过数值模拟计算得到环型凹槽处磁流变液的温度和磁感应强度。
步骤（二）具体为：首先，将第二进气管的出气口与左侧的第一快插接头固定连接，将第一进气管的出气口与右侧的第一快插接头固定连接，关闭第一阀门和第三阀门，打开第二阀门，启动第二气泵，第二气泵通过第二进气管向密闭空间鼓入一定量的空气后静置一段时间，假定标定过程中空气的温度均是T 0 且保持不变，则第二数显温度压力表检测第二进气管中的空气压力为P u 、温度为T 0 并传至计算机，由于第二进气管和密闭空间是连通的，则此时密闭空间中的空气的压力和温度与第二进气管中的空气的压力P u 和温度T 0 是相同的，而参比容器的体积V r 、内部空气压力P r 和温度T 0 均是已知的，则基于理想气体定律，密闭空间的体积计算如下：
第一阀门和第三阀门关闭，第二阀门打开，第二气泵向密闭空间中充入一定量的空气后，此时参比容器和密闭空间未连通：
n r =P r V r /RT 0 （2）；
n u =P u V/RT 0 （3）；
则n r + n u =（P r V r +P u V）/RT 0 （4）；
然后，关闭第二阀门，打开第三阀门，使参比容器和密闭空间连通，静置一段时间，第二数显温度压力表测得的压力达到平衡后，此压力为P：
n r + n u =P（V r +V）/RT 0 （5）；
则由式（4）和式（5）可得：
P r V r + P u V=P（V r +V） （6）；
那么：
V=V r （P-P r ）/（P u -P） （7）；
式（2）-（7）中，V r 为参比容器的体积，V为密闭空间的体积，mm3；
n r 为参比容器内原有空气的摩尔分子数，n u 为密闭空间内充入一定量空气后的总的摩尔分子数，mol；
P r 为参比容器内原有空气的气体绝对压力，P u 为密闭空间内充入一定量空气后且与参比容器未连通时的气体绝对压力，P为密闭空间内充入一定量空气后且与参比容器连通后的气体绝对压力，MPa；
T 0 为参比容器和密闭空间内的气体绝对温度，K；
剪切转子内部的密闭空间的体积V标定完成后，将第二进气管的出气口从左侧的第一快插接头上拆掉，打开第一阀门，启动第一气泵，第一气泵通过第一进气管向剪切转子内部的密闭空间鼓入一定量的空气，通过第一数显温度压力表测得第一进气管中空气的压力P MRF1 和温度T MRF1 并传至计算机，由于第一进气管和密闭空间是连通的，所以，密闭空间中空气的压力和温度与第一数显温度压力表测得的压力和温度相同，则此时密闭空间内的空气的摩尔分子数为：
n 1 = P MRF1 V/R T MRF1 （8）。
步骤（三）具体为：将第一进气管的出气口从右侧的第一快插接头上拆掉，使通电线圈接通电源，从而使电磁铁回路中产生密集的磁通，促使磁流变液产生磁流变效应，启动变频减速电机，再将变频减速电机的转速逐步调大至步骤（一）中所测得的能够确保内密封间隙和外密封间隙处的磁流变液均能发生剪切细化的临界转速，变频减速电机带动剪切转子转动，剪切转子的底部在环型凹槽内以该临界转速转动，对环型凹槽内的磁流变液施加剪切作用，从而使内密封间隙和外密封间隙处的磁流变液均发生剪切稀化，同时计时，而在此过程中，将上侧的第二快插接头与冷却水进水管连接，下侧的第二快插接头与冷却水出水管连接，使得冷却水能够通过冷却水进水管经冷却水进口流入上侧的水冷平面螺旋槽中，冷却水在上侧的水冷平面螺旋槽内流动并经通电线圈的中心孔流向下侧的水冷平面螺旋槽，再在下侧的水冷平面螺旋槽内流动，最后经冷却水出口通过冷却水出水管排出，如此，实现对电磁铁内的部件进行冷却，可保障电磁铁长时间正常工作，保证检测结果的准确性，使变频减速电机在临界转速下运转一段时间10-20min，关闭变频减速电机，直至剪切转子完全停止转动，停止计时，将计量时间标定为Δt，然后再将第三数显温度压力表安装在左侧的第一快插接头上，测得此时密闭空间内的空气的压力P MRF2 和温度T MRF2 并传至计算机，则此时密闭空间内的空气的摩尔分子数为：
n 2 = P MRF2 V/R T MRF2 （9）；
则经过时间Δt后，密闭空间中泄露掉的空气的摩尔分子数为：
n L =n 1 -n 2 =（P MRF1 V/ T MRF1 -P MRF2 V/ T MRF2 ）/ R （10）；
密闭空间中泄露掉的空气体积为：
V L =n L RT S /P S （11）；
密闭空间中泄露掉的空气的体积泄漏率为：
L V =V L /Δt （12）；
密闭空间中泄露掉的空气的质量泄漏率为：
L m =L V ρ g =（P MRF1 /T MRF1 -P MRF2 /T MRF2 ）VT S ρ g / P S Δt （13）；
式（8）-（13）中，L m 为密闭空间中泄露掉的空气的体积泄漏率，mg/s；
P MRF1 为剪切转子转动前通过第一气泵向密闭空间充入一定量空气后，密闭空间中空气的压力，MPa；
P MRF2 为剪切转子转动一段时间后密闭空间中空气的压力，MPa；
T MRF1 为剪切转子转动前通过第一气泵向密闭空间充入一定量空气后，密闭空间中空气的绝对温度，K；
T MRF2 为剪切转子转动一段时间后密闭空间中空气的绝对温度，K；
V为密闭空间的体积，mm3；
R为通用气体常数，8.3138462J/(K·mol)；
T S为标准状况下的大气温度，273.15K；
P S为标准状况下的大气压力，1.01325×10-5MPa；
ρ g为空气在标准状况下的密度，mg/cm3；
而且，利用各个热电阻探头和各个高斯计探头分别检测靠近环型凹槽处的温度和磁感应强度并将检测的数据传至计算机，再通过数值模拟计算得到环型凹槽处磁流变液的温度和磁感应强度，如此，通过上述过程便可计算出磁流变液在剪切稀化和一定温度耦合的状态下密闭空间中空气的质量泄漏率，进而检测出磁流变液的密封性能。
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体地说，本发明的电磁铁的顶部同中心开设有环型凹槽，环型凹槽内注入有磁流变液，剪切转子的底部插入到环型凹槽内并浸入磁流变液中，从而使剪切转子内部形成密闭空间，首先启动变频减速电机，使通电线圈通电，变频减速电机带动剪切转子转动，剪切转子的底部剪切磁流变液，逐步增大转速，通过动态扭矩传感器检测转速和扭矩，测得磁流变液完全发生剪切稀化时的临界转速，并利用各个热电阻探头和各个高斯计探头检测靠近环型凹槽处的温度和磁感应强度并将检测的数据传至计算机，再通过数值模拟计算得到环型凹槽处磁流变液的温度和磁感应强度，再者，通过一个参比容器对剪切转子内的密闭空间的体积进行标定，然后，通过第一气泵向密闭空间充入一定量的空气，并由第一数显温度压力表测得密闭空间内的空气的压力和温度，之后，再启动变频减速电机，变频减速电机的转速逐步增大至磁流变液完全发生剪切稀化时的临界转速，运转一段时间后，关闭变频减速电机，根据传统的降压检漏法，再通过第三数显温度压力表测得此时密闭空间内的空气的压力和温度，由理想气体定律公式，计算出磁流变液在剪切稀化和一定温度耦合的状态下密闭空间中空气的质量泄漏率，从而检测磁流变液的密封性能，这对推广磁流变阻尼器在直升机旋翼系统中的应用以抑制其地面共振不稳定性具有重要的理论与现实意义。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的检测方法原理图。
图3是本发明的电磁铁和剪切转子的装配俯视图。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本发明的实施例。
如图1-3所示，剪切稀化和温度耦合的磁流变液密封性能检测系统，包括液压升降台1、龙门架2、电磁铁、剪切转子3、变频减速电机4、气泵加压检测装置、体积标定装置、第三数显温度压力表、若干个热电阻探头、若干个高斯计探头、电源、液压站、液压电气控制器和计算机，液压升降台1的上表面固定设置有一套夹紧、固定电磁铁的夹具，龙门架2的两根立柱固定在液压升降台1的左右两侧，龙门架2的横梁左右水平横跨在液压升降台1的上方，变频减速电机4固定安装在龙门架2的横梁上且位于电磁铁的正上方，电磁铁内中部设置有铁芯5，铁芯5的外圆周套设有通电线圈6，电磁铁的顶部同中心开设有环型凹槽7，环型凹槽7内注入有磁流变液，剪切转子3为底部敞口的圆筒结构，剪切转子3的筒壁厚度小于环型凹槽7的径向宽度，剪切转子3的底部插入到环型凹槽7内并浸入磁流变液中，剪切转子3内部形成密闭空间8，剪切转子3的顶部中心固定设置有一根转轴9，转轴9的上端通过第一联轴器10传动连接有动态扭矩传感器11，动态扭矩传感器11的上端通过第二联轴器12与变频减速电机4的输出轴传动连接，剪切转子3的顶部安装有两个第一快插接头13，第一快插接头13为两端开闭式快插接头，两个第一快插接头13关于剪切转子3的中心左右对称设置（可使剪切转子3的质量重心和几何重心重合，保证转动时稳定），右侧的第一快插接头13与气泵加压检测装置的出气口连接，体积标定装置的出气口和第三数显温度压力表分别与左侧的第一快插接头13连接，电磁铁的顶部开设有若干个顶部敞口的检测盲孔14，各个检测盲孔14圆周阵列设置在靠近环型凹槽7的外边沿的外侧部，各个热电阻探头和各个高斯计探头分别间隔依次安装在各个检测盲孔14中，电源分别与变频减速电机4、气泵加压检测装置、体积标定装置、各个热电阻探头、各个高斯计探头、液压站、液压电气控制器、计算机、通电线圈6和动态扭矩传感器11电连接，液压站与液压升降台1通过液压油路连接，液压电气控制器与液压站信号连接，计算机分别与变频减速电机4、气泵加压检测装置、体积标定装置、各个热电阻探头、各个高斯计探头、液压站、液压电气控制器和动态扭矩传感器11信号连接。
电磁铁包括筒状磁性外壳15、上极板16和下极板17，筒状磁性外壳15上侧和下侧均敞口，上极板16和下极板17均为圆盘结构，上极板16和下极板17的外径与筒状磁性外壳15的外径相等，上极板16的底部外边沿固定连接在筒状磁性外壳15的顶部边沿，下极板17的顶部外边沿固定连接在筒状磁性外壳15的底部边沿，上极板16的下表面中部和下极板17的上表面中部均开设有圆形凹槽，铁芯5的顶部匹配插接在上侧的圆形凹槽中，铁芯5的顶部与上侧的圆形凹槽的底面接触，铁芯5的底部匹配插接在下侧的圆形凹槽中，铁芯5的底部与下侧的圆形凹槽的底面接触，铁芯5的顶部外边沿与上侧的圆形凹槽的底面之间以及铁芯5的底部外边沿与下侧的圆形凹槽的底面之间均压设有第一密封圈18，通电线圈6同中心套在铁芯5的外部，通电线圈6的外圆周与筒状磁性外壳15的内圆周接触，通电线圈6的顶部和上极板16的下表面接触，通电线圈6的底部和下极板17的上表面接触，通电线圈6的顶部外边沿与上极板16的下表面之间以及通电线圈6的底部外边沿与下极板17的上表面之间均压设有第二密封圈19，环型凹槽7和各个检测盲孔14均设置在上极板16的上表面，上极板16的下表面和下极板17的上表面均开设有水冷平面螺旋槽20，上侧的水冷平面螺旋槽20的中部与下侧的水冷平面螺旋槽20的中部经通电线圈6的中心孔连通，上极板16的右侧部开设有与上侧的水冷平面螺旋槽20连通的冷却水进口21，下极板17的右侧部开设有与下侧的水冷平面螺旋槽20连通的冷却水出口22，冷却水进口21和冷却水出口22上均安装有第二快插接头23，第二快插接头23为两端开闭式快插接头。
剪切转子3的内圆周和外圆周上均固定设置有位于环型凹槽7上方的防溅环24，内侧的防溅环24的内径不大于环型凹槽7的内径，外侧的防溅环24的外径不小于环型凹槽7的外径，两个防溅环24等高且距离上极板16的上表面0.5-1.5mm。
气泵加压检测装置包括第一气泵25和第一进气管26，第一气泵25的出气口与第一进气管26的进气口连接，第一进气管26的出气口与右侧的第一快插接头13可拆卸连接，第一进气管26上沿气流方向依次设置有第一阀门27和第一数显温度压力表28，电源与第一气泵25电连接，计算机分别与第一气泵25和第一数显温度压力表28信号连接。
体积标定装置包括第二气泵29、第二进气管30和参比容器31，第二气泵29的出气口与第二进气管30的进气口连接，第二进气管30的出气口与左侧的第一快插接头13可拆卸连接，第二进气管30上沿气流方向依次设置有第二阀门32和第二数显温度压力表33，位于第二阀门32和第二数显温度压力表33之间的第二进气管30与参比容器31通过一根连通管34连通，连通管34上设置有第三阀门35，电源与第二气泵29电连接，计算机分别与第二气泵29和第二数显温度压力表33信号连接。
第三数显温度压力表、热电阻探头、高斯计探头、电源、液压站、液压电气控制器、计算机和夹具在图中均未示，液压升降台1、龙门架2、变频减速电机4、热电阻探头、高斯计探头、电源、液压站、液压电气控制器、计算机、夹具、第一联轴器10、第二联轴器12、动态扭矩传感器11、铁芯5、通电线圈6、第三数显温度压力表、第一密封圈18、第二密封圈19、第一气泵25、第一快插接头13、第二快插接头23、第一数显温度压力表28和第二数显温度压力表33均是现有常规器件，均可在市场上购置。第一快插接头13和第二快插接头23为两端开闭式快插接头，可方便快速拆装，即插即用，具体构造和工作原理不再赘述，第一数显温度压力表28、第二数显温度压力表33和第三数显温度压力表均有自备的蓄电池，不需要外接电源。
剪切稀化和温度耦合的磁流变液密封性能检测系统的检测方法，包括以下步骤：
（一）、使用夹具将电磁铁固定安装在液压升降台1上，并调节电磁铁的高度，使剪切转子3的底部插入到电磁铁顶部的环型凹槽7内，向环型凹槽7内注入磁流变液，测试磁流变液发生剪切稀化时，剪切转子3的临界转速；
（二）、先通过体积标定装置来标定剪切转子3内部的密闭空间8的体积V，再通过气泵加压检测装置向剪切转子3内注入一定量的空气；
（三）、启动变频减速电机4，测试剪切转子3处于转速临界值时密闭空间8内空气的泄漏量，检测磁流变液的密封性能。
步骤（一）具体为：使用夹具将电磁铁固定安装在液压升降台1上，启动液压站，通过液压电气控制器控制液压升降台1向上升起，液压升降台1带动电磁铁向上移动，使剪切转子3的底部插入到环型凹槽7内，向环型凹槽7内注入磁流变液，并使通电线圈6接通电源，从而使电磁铁回路中产生密集的磁通，促使磁流变液产生磁流变效应，启动变频减速电机4，驱动剪切转子3转动，动态扭矩传感器11检测剪切转子3的转速和扭矩并将检测的数据传至计算机，由于磁流变液和剪切转子3之间剪切应力传递的力矩与测量的扭矩是正相关的，所以，通过扭矩和转速的关系即可得到剪切应力和转速的关系，在剪切转子3的壁厚一定的情况下，剪切转子3在磁流变液中的回转半径是一定的，剪切转子3的内圆周和环型凹槽7的内圆周之间以及剪切转子3的外圆周和环型凹槽7的外圆周之间的密封间隙相等且均是一定的（剪切转子3的内圆周和环型凹槽7的内圆周之间的密封间隙定义为内密封间隙，剪切转子3的外圆周和环型凹槽7的外圆周之间的密封间隙定义为外密封间隙，其中这里根据检测需要可以选用四个不同壁厚的剪切转子3分别进行密封检测，实现不同内密封间隙和外密封间隙的工作条件），而且在给定回转半径r和某一密封间隙h条件下，剪切速率与剪切转子转速成正比例关系，并且一一对应，即：
Figure 377636DEST_PATH_IMAGE002
（1） ；
式（1）中，
Figure 934257DEST_PATH_IMAGE004
为剪切速率，r为回转半径，n为转速，h为密封间隙；
在一定剪切速率范围内，磁流变液剪切应力随剪切速率的增大而逐渐增大，但当剪切速率继续增大并超过某一临界值后，磁流变液剪切应力开始逐渐减小，即在此临界值以后，随剪切速率的增大，磁流变液粘度逐渐减小，呈现出剪切稀化特征；由此可知，在回转半径r和密封间隙h一定时，当剪切转子3转速超过某一临界值后，磁流变液即会呈现出剪切稀化特征，由于剪切转子3的内径小于剪切转子3的外径，所以，内密封间隙处的磁流变液发生剪切稀化时所需的转速必然大于外密封间隙处的磁流变液发生剪切稀化时所需的转速，即随着剪切转子3的转速增大，外密封间隙处的磁流变液必然先于内密封间隙处的磁流变液发生剪切稀化，如此，随着剪切转子3的转速增大，扭矩会连续出现两次下降突变，则第二次下降突变时对应的转速便是能够确保内密封间隙和外密封间隙处的磁流变液均能发生剪切细化的临界转速，在此过程中，将上侧的第二快插接头23与冷却水进水管连接，下侧的第二快插接头23与冷却水出水管连接，使得冷却水能够通过冷却水进水管经冷却水进口21流入上侧的水冷平面螺旋槽20中，冷却水在上侧的水冷平面螺旋槽20内流动并经通电线圈6的中心孔流向下侧的水冷平面螺旋槽20，再在下侧的水冷平面螺旋槽20内流动，最后经冷却水出口22通过冷却水出水管排出，如此，实现对电磁铁内的部件进行冷却，可保障电磁铁长时间正常工作，保证检测结果的准确性，由于无法直接测磁流变液的温度和磁感应强度，所以利用各个热电阻探头和各个高斯计探头分别检测靠近环型凹槽7处的温度和磁感应强度并将检测的数据传至计算机，再通过数值模拟计算得到环型凹槽7处磁流变液的温度和磁感应强度。
步骤（二）具体为：首先，将第二进气管30的出气口与左侧的第一快插接头13固定连接，将第一进气管26的出气口与右侧的第一快插接头13固定连接，关闭第一阀门27和第三阀门35，打开第二阀门32，启动第二气泵29，第二气泵29通过第二进气管30向密闭空间8鼓入一定量的空气后静置一段时间，假定标定过程中空气的温度均是T 0 且保持不变，则第二数显温度压力表33检测第二进气管30中的空气压力为P u 、温度为T 0 并传至计算机，由于第二进气管30和密闭空间8是连通的，则此时密闭空间8中的空气的压力和温度与第二进气管30中的空气的压力P u 和温度T 0 是相同的，而参比容器31的体积V r 、内部空气压力P r 和温度T 0 均是已知的，则基于理想气体定律，密闭空间8的体积计算如下：
第一阀门27和第三阀门35关闭，第二阀门32打开，第二气泵29向密闭空间8中充入一定量的空气后，此时参比容器31和密闭空间8未连通：
n r =P r V r /RT 0 （2）；
n u =P u V/RT 0 （3）；
则n r + n u =（P r V r +P u V）/RT 0 （4）；
然后，关闭第二阀门32，打开第三阀门35，使参比容器31和密闭空间8连通，静置一段时间，第二数显温度压力表33测得的压力达到平衡后，此压力为P：
n r + n u =P（V r +V）/RT 0 （5）；
则由式（4）和式（5）可得：
P r V r + P u V=P（V r +V） （6）；
那么：
V=V r （P-P r ）/（P u -P） （7）；
式（2）-（7）中，V r 为参比容器31的体积，V为密闭空间8的体积，mm3；
n r 为参比容器31内原有空气的摩尔分子数，n u 为密闭空间8内充入一定量空气后的总的摩尔分子数，mol；
P r 为参比容器31内原有空气的气体绝对压力，P u 为密闭空间8内充入一定量空气后且与参比容器31未连通时的气体绝对压力，P为密闭空间8内充入一定量空气后且与参比容器31连通后的气体绝对压力，MPa；
T 0 为参比容器31和密闭空间8内的气体绝对温度，K；
剪切转子3内部的密闭空间8的体积V标定完成后，将第二进气管30的出气口从左侧的第一快插接头13上拆掉，打开第一阀门27，启动第一气泵25，第一气泵25通过第一进气管26向剪切转子3内部的密闭空间8鼓入一定量的空气，通过第一数显温度压力表28测得第一进气管26中空气的压力P MRF1 和温度T MRF1 监测由于第一进气管26和密闭空间8是连通的，所以，密闭空间8中空气的压力和温度与第一数显温度压力表28测得的压力和温度相同，则此时密闭空间8内的空气的摩尔分子数为：
n 1 = P MRF1 V/R T MRF1 （8）。
步骤（三）具体为：将第一进气管26的出气口从右侧的第一快插接头13上拆掉，使通电线圈6接通电源，从而使电磁铁回路中产生密集的磁通，促使磁流变液产生磁流变效应，启动变频减速电机4，再将变频减速电机4的转速逐步调大至步骤（一）中所测得的能够确保内密封间隙和外密封间隙处的磁流变液均能发生剪切细化的临界转速，变频减速电机4带动剪切转子3转动，剪切转子3的底部在环型凹槽7内以该临界转速转动，对环型凹槽7内的磁流变液施加剪切作用，从而使内密封间隙和外密封间隙处的磁流变液均发生剪切稀化，同时计时，而在此过程中，将上侧的第二快插接头23与冷却水进水管连接，下侧的第二快插接头23与冷却水出水管连接，使得冷却水能够通过冷却水进水管经冷却水进口21流入上侧的水冷平面螺旋槽20中，冷却水在上侧的水冷平面螺旋槽20内流动并经通电线圈6的中心孔流向下侧的水冷平面螺旋槽20，再在下侧的水冷平面螺旋槽20内流动，最后经冷却水出口22通过冷却水出水管排出，如此，实现对电磁铁内的部件进行冷却，可保障电磁铁长时间正常工作，保证检测结果的准确性，使变频减速电机4在临界转速下运转一段时间10-20min，关闭变频减速电机4，直至剪切转子3完全停止转动，停止计时，将计量时间标定为Δt，然后再将第三数显温度压力表安装在左侧的第一快插接头13上，测得此时密闭空间8内的空气的压力P MRF2 和温度T MRF2 并传至计算机，则此时密闭空间8内的空气的摩尔分子数为：
n 2 = P MRF2 V/R T MRF2 （9）；
则经过时间Δt后，密闭空间8中泄露掉的空气的摩尔分子数为：
n L =n 1 -n 2 =（P MRF1 V/ T MRF1 -P MRF2 V/ T MRF2 ）/ R （10）；
密闭空间8中泄露掉的空气体积为：
V L =n L RT S /P S （11）；
密闭空间8中泄露掉的空气的体积泄漏率为：
L V =V L /Δt （12）；
密闭空间8中泄露掉的空气的质量泄漏率为：
L m =L V ρ g =（P MRF1 /T MRF1 -P MRF2 /T MRF2 ）VT S ρ g / P S Δt （13）；
式（8）-（13）中，L m 为密闭空间8中泄露掉的空气的体积泄漏率，mg/s；
P MRF1 为剪切转子3转动前通过第一气泵25向密闭空间8充入一定量空气后，密闭空间8中空气的压力，MPa；
P MRF2 为剪切转子3转动一段时间后密闭空间8中空气的压力，MPa；
T MRF1 为剪切转子3转动前通过第一气泵25向密闭空间8充入一定量空气后，密闭空间8中空气的绝对温度，K；
T MRF2 为剪切转子3转动一段时间后密闭空间8中空气的绝对温度，K；
V为密闭空间8的体积，mm3；
R为通用气体常数，8.3138462J/(K·mol)；
T S为标准状况下的大气温度，273.15K；
P S为标准状况下的大气压力，1.01325×10-5MPa；
ρ g为空气在标准状况下的密度，mg/cm3；
而且，利用各个热电阻探头和各个高斯计探头分别检测靠近环型凹槽7处的温度和磁感应强度并将检测的数据传至计算机，再通过数值模拟计算得到环型凹槽7处磁流变液的温度和磁感应强度，如此，通过上述过程便可计算出磁流变液在剪切稀化和一定温度耦合的状态下密闭空间8中空气的质量泄漏率，进而检测出磁流变液的密封性能。以上所有公式的计算均是由计算机完成，此为常规技术，本领域技术人员无需付出创造性劳动即可实施。
本发明的电磁铁的顶部同中心开设有环型凹槽7，环型凹槽7内注入有磁流变液，剪切转子3的底部插入到环型凹槽7内并浸入磁流变液中，从而使剪切转子3内部形成密闭空间8，首先启动变频减速电机4，使通电线圈6通电，变频减速电机4带动剪切转子3转动，剪切转子3的底部剪切磁流变液，逐步增大转速，通过动态扭矩传感器11检测转速和扭矩，测得磁流变液完全发生剪切稀化时的临界转速，并利用各个热电阻探头和各个高斯计探头检测靠近环型凹槽7处的温度和磁感应强度并将检测的数据传至计算机，再通过数值模拟计算得到环型凹槽7处磁流变液的温度和磁感应强度，再者，通过一个参比容器31对剪切转子3内的密闭空间8的体积进行标定，然后，通过第一气泵25向密闭空间8充入一定量的空气，并由第一数显温度压力表28测得密闭空间8内的空气的压力和温度，之后，再启动变频减速电机4，变频减速电机4的转速逐步增大至磁流变液完全发生剪切稀化时的临界转速，运转一段时间后，关闭变频减速电机4，根据传统的降压检漏法，再通过第三数显温度压力表测得此时密闭空间8内的空气的压力和温度，由理想气体定律公式，计算出磁流变液在剪切稀化和一定温度耦合的状态下密闭空间8中空气的质量泄漏率，从而检测磁流变液的密封性能，这对推广磁流变阻尼器在直升机旋翼系统中的应用以抑制其地面共振不稳定性具有重要的理论与现实意义。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解；依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.剪切稀化和温度耦合的磁流变液密封性能检测系统，其特征在于：包括液压升降台、龙门架、电磁铁、剪切转子、变频减速电机、气泵加压检测装置、体积标定装置、第三数显温度压力表、若干个热电阻探头、若干个高斯计探头、电源、液压站、液压电气控制器和计算机，液压升降台的上表面固定设置有一套夹紧、固定电磁铁的夹具，龙门架的两根立柱固定在液压升降台的左右两侧，龙门架的横梁左右水平横跨在液压升降台的上方，变频减速电机固定安装在龙门架的横梁上且位于电磁铁的正上方，电磁铁的顶部同中心开设有环型凹槽，环型凹槽内注入有磁流变液，剪切转子为底部敞口的圆筒结构，剪切转子的筒壁厚度小于环型凹槽的径向宽度，剪切转子的底部插入到环型凹槽内并浸入磁流变液中，剪切转子内部形成密闭空间，剪切转子的顶部中心固定设置有一根转轴，转轴的上端通过第一联轴器传动连接有动态扭矩传感器，动态扭矩传感器的上端通过第二联轴器与变频减速电机的输出轴传动连接，剪切转子的顶部安装有两个第一快插接头，第一快插接头为两端开闭式快插接头，两个第一快插接头关于剪切转子的中心左右对称设置，右侧的第一快插接头与气泵加压检测装置的出气口连接，体积标定装置的出气口和第三数显温度压力表分别与左侧的第一快插接头连接，电磁铁的顶部开设有若干个顶部敞口的检测盲孔，各个检测盲孔圆周阵列设置在靠近环型凹槽的外边沿的外侧部，各个热电阻探头和各个高斯计探头分别间隔依次安装在各个检测盲孔中，电源分别与变频减速电机、气泵加压检测装置、体积标定装置、各个热电阻探头、各个高斯计探头、液压站、液压电气控制器、计算机、通电线圈和动态扭矩传感器电连接，液压站与液压升降台通过液压油路连接，液压电气控制器与液压站信号连接，计算机分别与变频减速电机、气泵加压检测装置、体积标定装置、各个热电阻探头、各个高斯计探头、液压站、液压电气控制器和动态扭矩传感器信号连接。
2.根据权利要求1所述的剪切稀化和温度耦合的磁流变液密封性能检测系统，其特征在于：电磁铁包括筒状磁性外壳、上极板、铁芯、通电线圈和下极板，筒状磁性外壳上侧和下侧均敞口，上极板和下极板均为圆盘结构，上极板和下极板的外径与筒状磁性外壳的外径相等，上极板的底部外边沿固定连接在筒状磁性外壳的顶部边沿，下极板的顶部外边沿固定连接在筒状磁性外壳的底部边沿，上极板的下表面中部和下极板的上表面中部均开设有圆形凹槽，铁芯的顶部匹配插接在上侧的圆形凹槽中，铁芯的顶部与上侧的圆形凹槽的底面接触，铁芯的底部匹配插接在下侧的圆形凹槽中，铁芯的底部与下侧的圆形凹槽的底面接触，铁芯的顶部外边沿与上侧的圆形凹槽的底面之间以及铁芯的底部外边沿与下侧的圆形凹槽的底面之间均压设有第一密封圈，通电线圈同中心套在铁芯的外部，通电线圈的外圆周与筒状磁性外壳的内圆周接触，通电线圈的顶部和上极板的下表面接触，通电线圈的底部和下极板的上表面接触，通电线圈的顶部外边沿与上极板的下表面之间以及通电线圈的底部外边沿与下极板的上表面之间均压设有第二密封圈，环型凹槽和各个检测盲孔均设置在上极板的上表面，上极板的下表面和下极板的上表面均开设有水冷平面螺旋槽，上侧的水冷平面螺旋槽的中部与下侧的水冷平面螺旋槽的中部经通电线圈的中心孔连通，上极板的右侧部开设有与上侧的水冷平面螺旋槽连通的冷却水进口，下极板的右侧部开设有与下侧的水冷平面螺旋槽连通的冷却水出口，冷却水进口和冷却水出口上均安装有第二快插接头，第二快插接头为两端开闭式快插接头。
3.根据权利要求2所述的剪切稀化和温度耦合的磁流变液密封性能检测系统，其特征在于：剪切转子的内圆周和外圆周上均固定设置有位于环型凹槽上方的防溅环，内侧的防溅环的内径不大于环型凹槽的内径，外侧的防溅环的外径不小于环型凹槽的外径，两个防溅环等高且距离上极板的上表面0.5-1.5mm。
4.根据权利要求3所述的剪切稀化和温度耦合的磁流变液密封性能检测系统，其特征在于：气泵加压检测装置包括第一气泵和第一进气管，第一气泵的出气口与第一进气管的进气口连接，第一进气管的出气口与右侧的第一快插接头可拆卸连接，第一进气管上沿气流方向依次设置有第一阀门和第一数显温度压力表，电源与第一气泵电连接，计算机分别与第一气泵和第一数显温度压力表信号连接。
5.根据权利要求4所述的剪切稀化和温度耦合的磁流变液密封性能检测系统，其特征在于：体积标定装置包括第二气泵、第二进气管和参比容器，第二气泵的出气口与第二进气管的进气口连接，第二进气管的出气口与左侧的第一快插接头可拆卸连接，第二进气管上沿气流方向依次设置有第二阀门和第二数显温度压力表，位于第二阀门和第二数显温度压力表之间的第二进气管与参比容器通过一根连通管连通，连通管上设置有第三阀门，电源与第二气泵电连接，计算机分别与第二气泵和第二数显温度压力表信号连接。
6.如权利要求5所述的剪切稀化和温度耦合的磁流变液密封性能检测系统的工作方法，其特征在于：包括以下步骤：
（一）、使用夹具将电磁铁固定安装在液压升降台上，并调节电磁铁的高度，使剪切转子的底部插入到电磁铁顶部的环型凹槽内，向环型凹槽内注入磁流变液，测试磁流变液发生剪切稀化时，剪切转子的临界转速；
（二）、先通过体积标定装置来标定剪切转子内部的密闭空间的体积V，再通过气泵加压检测装置向剪切转子内注入一定量的空气；
（三）、启动变频减速电机，测试剪切转子处于转速临界值时密闭空间内空气的泄漏量，检测磁流变液的密封性能。
7.根据权利要求6所述的剪切稀化和温度耦合的磁流变液密封性能检测系统的工作方法，其特征在于：步骤（一）具体为：使用夹具将电磁铁固定安装在液压升降台上，启动液压站，通过液压电气控制器控制液压升降台向上升起，液压升降台带动电磁铁向上移动，使剪切转子的底部插入到环型凹槽内，向环型凹槽内注入磁流变液，并使通电线圈接通电源，从而使电磁铁回路中产生密集的磁通，促使磁流变液产生磁流变效应，启动变频减速电机，驱动剪切转子转动，动态扭矩传感器检测剪切转子的转速和扭矩并将检测的数据传至计算机，由于磁流变液和剪切转子之间剪切应力传递的力矩与测量的扭矩是正相关的，所以，通过扭矩和转速的关系即可得到剪切应力和转速的关系，在剪切转子的壁厚一定的情况下，剪切转子在磁流变液中的回转半径是一定的，剪切转子的内圆周和环型凹槽的内圆周之间以及剪切转子的外圆周和环型凹槽的外圆周之间的密封间隙相等且均是一定的，剪切转子的内圆周和环型凹槽的内圆周之间的密封间隙定义为内密封间隙，剪切转子的外圆周和环型凹槽的外圆周之间的密封间隙定义为外密封间隙，其中这里根据检测需要选用四个不同壁厚的剪切转子分别进行密封检测，实现不同内密封间隙和外密封间隙的工作条件，而且在给定回转半径r和某一密封间隙h条件下，剪切速率与剪切转子转速成正比例关系，并且一一对应，即：
Figure 85568DEST_PATH_IMAGE001
（1） ；
式（1）中，
Figure 940391DEST_PATH_IMAGE002
为剪切速率，r为回转半径，n为转速，h为密封间隙；
在一定剪切速率范围内，磁流变液剪切应力随剪切速率的增大而逐渐增大，但当剪切速率继续增大并超过某一临界值后，磁流变液剪切应力开始逐渐减小，即在此临界值以后，随剪切速率的增大，磁流变液粘度逐渐减小，呈现出剪切稀化特征；由此可知，在回转半径r和密封间隙h一定时，当剪切转子转速超过某一临界值后，磁流变液即会呈现出剪切稀化特征，由于剪切转子的内径小于剪切转子的外径，所以，内密封间隙处的磁流变液发生剪切稀化时所需的转速必然大于外密封间隙处的磁流变液发生剪切稀化时所需的转速，即随着剪切转子的转速增大，外密封间隙处的磁流变液必然先于内密封间隙处的磁流变液发生剪切稀化，如此，随着剪切转子的转速增大，扭矩会连续出现两次下降突变，则第二次下降突变时对应的转速便是能够确保内密封间隙和外密封间隙处的磁流变液均能发生剪切细化的临界转速，在此过程中，将上侧的第二快插接头与冷却水进水管连接，下侧的第二快插接头与冷却水出水管连接，使得冷却水能够通过冷却水进水管经冷却水进口流入上侧的水冷平面螺旋槽中，冷却水在上侧的水冷平面螺旋槽内流动并经通电线圈的中心孔流向下侧的水冷平面螺旋槽，再在下侧的水冷平面螺旋槽内流动，最后经冷却水出口通过冷却水出水管排出，如此，实现对电磁铁内的部件进行冷却，可保障电磁铁长时间正常工作，保证检测结果的准确性，由于无法直接测磁流变液的温度和磁感应强度，所以利用各个热电阻探头和各个高斯计探头分别检测靠近环型凹槽处的温度和磁感应强度并将检测的数据传至计算机，再通过数值模拟计算得到环型凹槽处磁流变液的温度和磁感应强度。
8.根据权利要求7所述的剪切稀化和温度耦合的磁流变液密封性能检测系统的工作方法，其特征在于：步骤（二）具体为：首先，将第二进气管的出气口与左侧的第一快插接头固定连接，将第一进气管的出气口与右侧的第一快插接头固定连接，关闭第一阀门和第三阀门，打开第二阀门，启动第二气泵，第二气泵通过第二进气管向密闭空间鼓入一定量的空气后静置一段时间，假定标定过程中空气的温度均是T 0 且保持不变，则第二数显温度压力表检测第二进气管中的空气压力为P u 、温度为T 0 并传至计算机，由于第二进气管和密闭空间是连通的，则此时密闭空间中的空气的压力和温度与第二进气管中的空气的压力P u 和温度T 0 是相同的，而参比容器的体积V r 、内部空气压力P r 和温度T 0 均是已知的，则基于理想气体定律，密闭空间的体积计算如下：
第一阀门和第三阀门关闭，第二阀门打开，第二气泵向密闭空间中充入一定量的空气后，此时参比容器和密闭空间未连通：
n r =P r V r /RT 0 （2）；
n u =P u V/RT 0 （3）；
则n r + n u =（P r V r +P u V）/RT 0 （4）；
然后，关闭第二阀门，打开第三阀门，使参比容器和密闭空间连通，静置一段时间，第二数显温度压力表测得的压力达到平衡后，此压力为P：
n r + n u =P（V r +V）/RT 0 （5）；
则由式（4）和式（5）可得：
P r V r + P u V=P（V r +V） （6）；
那么：
V=V r （P-P r ）/（P u -P） （7）；
式（2）-（7）中，V r 为参比容器的体积，V为密闭空间的体积，mm3；
n r 为参比容器内原有空气的摩尔分子数，n u 为密闭空间内充入一定量空气后的总的摩尔分子数，mol；
P为密闭空间内充入一定量空气后且与参比容器连通后的气体绝对压力，MPa；
剪切转子内部的密闭空间的体积V标定完成后，将第二进气管的出气口从左侧的第一快插接头上拆掉，打开第一阀门，启动第一气泵，第一气泵通过第一进气管向剪切转子内部的密闭空间鼓入一定量的空气，通过第一数显温度压力表测得第一进气管中空气的压力P MRF1 和温度T MRF1 并传至计算机，由于第一进气管和密闭空间是连通的，所以，密闭空间中空气的压力和温度与第一数显温度压力表测得的压力和温度相同，则此时密闭空间内的空气的摩尔分子数为：
n 1 = P MRF1 V/R T MRF1 （8）；
R为通用气体常数，8.3138462J/(K·mol)。
9.根据权利要求8所述的剪切稀化和温度耦合的磁流变液密封性能检测系统的工作方法，其特征在于：步骤（三）具体为：将第一进气管的出气口从右侧的第一快插接头上拆掉，使通电线圈接通电源，从而使电磁铁回路中产生密集的磁通，促使磁流变液产生磁流变效应，启动变频减速电机，再将变频减速电机的转速逐步调大至步骤（一）中所测得的能够确保内密封间隙和外密封间隙处的磁流变液均能发生剪切细化的临界转速，变频减速电机带动剪切转子转动，剪切转子的底部在环型凹槽内以该临界转速转动，对环型凹槽内的磁流变液施加剪切作用，从而使内密封间隙和外密封间隙处的磁流变液均发生剪切稀化，同时计时，而在此过程中，将上侧的第二快插接头与冷却水进水管连接，下侧的第二快插接头与冷却水出水管连接，使得冷却水能够通过冷却水进水管经冷却水进口流入上侧的水冷平面螺旋槽中，冷却水在上侧的水冷平面螺旋槽内流动并经通电线圈的中心孔流向下侧的水冷平面螺旋槽，再在下侧的水冷平面螺旋槽内流动，最后经冷却水出口通过冷却水出水管排出，如此，实现对电磁铁内的部件进行冷却，可保障电磁铁长时间正常工作，保证检测结果的准确性，使变频减速电机在临界转速下运转一段时间10-20min，关闭变频减速电机，直至剪切转子完全停止转动，停止计时，将计量时间标定为Δt，然后再将第三数显温度压力表安装在左侧的第一快插接头上，测得此时密闭空间内的空气的压力P MRF2 和温度T MRF2 并传至计算机，则此时密闭空间内的空气的摩尔分子数为：
n 2 = P MRF2 V/R T MRF2 （9）；
则经过时间Δt后，密闭空间中泄露掉的空气的摩尔分子数为：
n L =n 1 -n 2 =（P MRF1 V/ T MRF1 -P MRF2 V/ T MRF2 ）/ R （10）；
密闭空间中泄露掉的空气体积为：
V L =n L RT S /P S （11）；
密闭空间中泄露掉的空气的体积泄漏率为：
L V =V L /Δt （12）；
密闭空间中泄露掉的空气的质量泄漏率为：
L m =L V ρ g =（P MRF1 /T MRF1 -P MRF2 /T MRF2 ）VT S ρ g / P S Δt （13）；
式（8）-（13）中，L m 为密闭空间中泄露掉的空气的体积泄漏率，mg/s；
P MRF1 为剪切转子转动前通过第一气泵向密闭空间充入一定量空气后，密闭空间中空气的压力，MPa；
P MRF2 为剪切转子转动一段时间后密闭空间中空气的压力，MPa；
T MRF1 为剪切转子转动前通过第一气泵向密闭空间充入一定量空气后，密闭空间中空气的绝对温度，K；
T MRF2 为剪切转子转动一段时间后密闭空间中空气的绝对温度，K；
V为密闭空间的体积，mm3；
R为通用气体常数，8.3138462J/(K·mol)；
T S为标准状况下的大气温度，273.15K；
P S为标准状况下的大气压力，1.01325×10-5MPa；
ρ g为空气在标准状况下的密度，mg/cm3；
而且，利用各个热电阻探头和各个高斯计探头分别检测靠近环型凹槽处的温度和磁感应强度并将检测的数据传至计算机，再通过数值模拟计算得到环型凹槽处磁流变液的温度和磁感应强度，如此，通过上述过程便可计算出磁流变液在剪切稀化和一定温度耦合的状态下密闭空间中空气的质量泄漏率，进而检测出磁流变液的密封性能。
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