CN202614637U - 一种磁流变液剪切应力测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种磁流变液剪切应力测试装置，包括：用于为所述测试装置提供磁场的磁场发生器；轴承座；支撑件，连接于轴承座；轴承，设在轴承座中央；转轴，与轴承活动连接，其上端面设有定位槽；试件，设在转轴的下端；滑轮总成，设有两个，均包括支架和滑轮，所述的支架固定在轴承座上，以轴承为中心对称设置，所述的滑轮设在支架上，滑轮的边缘设有轮槽；吊绳，卡设在定位槽和轮槽中，吊绳两端均设有托盘；磁流变液容器，设在轴承座下方。与现有技术相比，本实用新型具有测试精度高、操作简单、成本低等优点。

Description

一种磁流变液剪切应力测试装置

技术领域

本实用新型涉及电磁测试领域，尤其是涉及一种磁流变液剪切应力测试装置。

背景技术

图1为Felt(1996年)所采用的装置，在电磁线圈中放置Brokfeild LVDV III旋转粘度计进行测量，该粘度计为锥板结构，能产生均匀的流场。由于该粘度计直接由线圈产生磁场，故产生的磁感应强度很弱，最大只能达到800高斯。然而，由于锥板结构，导致磁场在磁流变液中分布不均匀，很大程度上影响了测试的效果。

图2是Tang和Gorral(1996年)所研制出的磁流变体静态测量仪。S、N是电磁铁的两个极头，能产生可调磁场，工作时由霍尔传感器与之相连的高斯仪测出磁感应强度B。以极小的恒定速度v托动铝板运动，此时磁流变体受简单剪切。测出托动铝板的力F的大小，由于速度v很小，则可以近似的认为是静态下的测量。这种装置的缺点在于托动铝板的力F大小不容易掌握很准确，同时磁性液体亦容易发生溢流现象，装置也较繁锁。

图3是周刚毅(1998年)等研制的磁流变体流变性能测量系统的原理图。在上下两平行碟片之间充满磁流变体，由线圈与磁回路组成的电磁铁提供磁场。驱动上碟片转动使磁流变体受到剪切，通过测量转速ω与驱动扭矩来得到τ与γ(剪切率)的关系。在该结构中，上、下两平行碟片虽然能产生均匀磁场，但显而易见在剪切时，其剪切流场很不均匀，在碟片中心处流体基本不流动，而在边缘，γ达到最大值，γ＝ωR/d，R是碟片的半径，d为上下两平行碟片距离，从这一点来看，这个装置是不合理的。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种测试精度高的磁流变液剪切应力测试装置。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种磁流变液剪切应力测试装置，包括：

用于为所述测试装置提供磁场的磁场发生器；

轴承座，起到固定轴承的作用；

支撑件，连接于轴承座；

轴承，设在轴承座中央；

转轴，与轴承活动连接，可在轴承内自由转动，轴承的上端面设有定位槽；

试件，设在转轴的下端；

滑轮总成，设有两个，均包括支架和滑轮，所述的支架固定在轴承座上，以轴承的中心点为中心对称设置，所述的滑轮设在支架上，滑轮的边缘设有轮槽；

吊绳，卡设在定位槽和轮槽中，吊绳两端均设有托盘；

磁流变液容器，设在轴承座下方。

所述的支撑件包括至少三个支撑杆，呈三角形设置。

所述的支撑杆的上端设有外螺纹，所述的轴承座设有与所述外螺纹匹配的螺孔，支撑杆通过上端的外螺纹旋入轴承座的螺孔中，这样可以方便的调整整个装置的水平位置。

所述的轴承座呈圆盘状。

所述的转轴的下端设有螺孔，所述的试件的上端设有与所述螺孔匹配的外螺纹，试件通过外螺纹旋入转轴下端的内螺纹中。

转轴上端面的定位槽的延长线与滑轮的轮槽相切，使得两个托盘与滑轮之间的吊绳与两个滑轮之间的吊绳相互垂直。

所述的定位槽的宽度为2mm，深度为2mm。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

(1)该检测仪能够承受较大的磁感应强度，能够在1T左右的磁感应强度下正常工作，并能保证在测试时不受磁场分布不均的影响。

(2)该检测仪结构简单，安全可靠，安装方便，成本低，尤其对磁流变液剪切应力的静态测量非常方便。

(3)该检测仪调节、调校方便，可根据具体环境进行相应调节。

附图说明

图1为第一种现有的磁流变液剪切应力测试装置的结构示意图；

图2为第二种现有的磁流变液剪切应力测试装置的结构示意图；

图3为第三种现有的磁流变液剪切应力测试装置的结构示意图；

图4为本实用新型的结构示意图。

图中，101为锥氏粘度计，2为线圈，1为磁流变液，201为铁皮，202为铝板，203为霍尔传感器，301为第一碟片，302为第二碟片，303为磁通回路，304为固定轴，401为轴承座，402为支撑杆，403为轴承，404为转轴，405为试件，406为滑轮，407支架，408为吊绳，409为托盘，410为磁流变液容器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例

如图1所示，一种磁流变液剪切应力测试装置，轴承座401呈圆盘状，由三个支撑杆402支撑并放置在地面上，支撑杆402均匀布置在圆盘状轴承座403的边缘。支撑杆402的上端设有外螺纹，轴承座401设有与所述外螺纹匹配的螺孔，支撑杆402旋入轴承座401的螺孔内，通过支撑杆402旋入螺孔的深度即可方便的调整整个装置的水平位置。

轴承座401主要起到固定轴承403的作用，该轴承403设在轴承座401的中央位置。转轴404设在轴承403内，并可以在轴承403内自由转动，转轴404的上端设有宽度和深度都为2mm的定位槽，下端设有螺孔，该螺孔与试件405上端的外螺纹配合，试件405可以装入并固定在轴承403内。由于，转轴404的质量不是很大且长度较短，就可以保证转轴404带动试件405作较为自由的转动。

滑轮总成设有两个，都包括了支架407和滑轮406，支架407固定在轴承座401上，并以轴承403为中心对称设置。滑轮406设在支架407上，并且其边缘设有轮槽。转轴404上端面的定位槽的延长线与滑轮406的轮槽相切，吊绳408卡在定位槽和轮槽中，而且两端均设有托盘409，在测试时，两个托盘与滑轮之间的吊绳与两个滑轮之间的吊绳相互垂直。磁流变液容器410用于盛放磁流变液，设在轴承座401下方，使得试件可以浸入到磁流变液中，对其剪切应力进行测试。此外，本测试装置还包括一个为其提供测试磁场的磁场发生器。

为了防止对磁场的干扰，除轴承和滑轮总成部分结构外，其余的所有零件均采用非导磁性材料，这样就可以在最大程度上排除磁场对装置的干扰，从而保证检测结果的准确性。

本测试装置的工作原理为：

首先关掉磁场发生器，使得试件位于没有外加测试磁场的环境下，逐渐往托盘中加沙子，当沙子和托盘的质量之和达到转轴极限静扭矩后，转轴发生轻微转动。此时沙子和托盘的质量乘以转轴的半径，就是转轴在此状态下的极限静扭矩。

然后将试件的三分之二浸于磁流变液中，逐渐加大磁场强度，在不同的磁场强度下，重复往托盘中加沙子，直至转轴发生轻微转动，再用天平称取此时沙子和托盘的质量，再乘以转轴的半径，得到不同的扭矩值。这样就可以得到在不同测试磁场下的不同极限静扭矩。通过这些扭矩值和在没有外加测试磁场时的扭矩值，就得到在不同磁感应强度下，磁流变液在静态扭矩值。

由材料力学的知识，我们知道圆轴圆截面边缘处的剪切应力和扭矩的关系为：

$\mathrm{\τ}=\frac{T}{W_t}$

其中T为圆轴所受的扭矩；W_t为抗扭截面模量：

$W_t=\frac{\frac{I_P}{d}}{2}=\frac{{\mathrm{\πd}}^3}{16}$

通过上述公式，就可以得到磁流变液在静态下不同磁场强度中的磁流变液的剪切应力。

Claims (7)

1.一种磁流变液剪切应力测试装置，其特征在于，包括：

用于为所述测试装置提供磁场的磁场发生器；

轴承座；

支撑件，连接于轴承座；

轴承，设在轴承座中央；

转轴，与轴承活动连接，其上端面设有定位槽；

试件，设在转轴的下端；

滑轮总成，设有两个，均包括支架和滑轮，所述的支架固定在轴承座上，以轴承的中心点为中心对称设置，所述的滑轮设在支架上，滑轮的边缘设有轮槽；

吊绳，卡设在定位槽和轮槽中，吊绳两端均设有托盘；

磁流变液容器，设在轴承座下方。

2.根据权利要求1所述的一种磁流变液剪切应力测试装置，其特征在于，所述的支撑件包括至少三个支撑杆，呈三角形设置。

3.根据权利要求2所述的一种磁流变液剪切应力测试装置，其特征在于，所述的支撑杆的上端设有外螺纹，所述的轴承座设有与所述外螺纹匹配的螺孔，支撑杆通过其上端的外螺纹旋入轴承座的螺孔中。

4.根据权利要求1所述的一种磁流变液剪切应力测试装置，其特征在于，所述的轴承座呈圆盘状。

5.根据权利要求1所述的一种磁流变液剪切应力测试装置，其特征在于，所述的转轴的下端设有螺孔，所述的试件的上端设有与所述螺孔匹配的外螺纹，试件通过外螺纹旋入转轴下端的内螺纹中。

6.根据权利要求1所述的一种磁流变液剪切应力测试装置，其特征在于，转轴上端面的定位槽的延长线与滑轮的轮槽相切。

7.根据权利要求1所述的一种磁流变液剪切应力测试装置，其特征在于，所述的定位槽的宽度为2mm，深度为2mm。

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