一种水平环槽式磁流变材料测试设备制造技术

本发明专利技术公开了一种水平环槽式磁流变材料测试设备，包括机架，所述机架上设置有：磁场发生装置、剪切机构、剪应力检测机构、加温及温度检测机构、升降机构和控制系统。本发明专利技术的水平环槽式磁流变材料测试设备，增设了加温及温度检测机构，故相比于现有的测试设备，可以测试出温度对磁流变液性能的影响，由于影响磁流变液的三个因素（温度、磁场强度和剪应变率）及三类因素的变化梯度均可以进行控制，故能更加全面地检测出的磁流变液的性能参数。同时本装置的剪切机构，最大程度地使得固定环和剪切环之间的剪应力集中在磁流变液处，保证了检测结果的准确，使得检测效果更好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及磁流变材料的
，尤其是涉及一种水平环槽式磁流变材料测试设备。
技术介绍
磁流变材料是一种新型智能材料，包括磁流变脂、磁流变弹塑体、磁流变液等，其中磁流变液的研究和应用最为广泛。磁流变液，是一种由微米级铁磁性颗粒均勻分布于特定溶剂中所形成的悬浮混合物，当无外加磁场时，流变特性与普通牛顿流体类似，但在外加强磁场作用下时可产生磁流变效应(Magnetorheological Effect MRE)，即表观粘度可在毫秒级内增加几个数量级，呈现类固体的力学性质，且剪切应力与粘度随磁场发生可逆变化。这是因为当磁流变液处于强磁场作用下时，其悬浮磁性颗粒被感应为强磁性，在磁极之间形成“链”状的桥，使其在瞬间由液体变为黏性类固体。磁流变液由Rabinow于1948年专利技术以来，在机械、航空航天、石油、土木工程等众多工程领域内已有一定的理论研究和应用实践。随着科技的生产实践的发展，其应用越来越广，不断地有新型配方的磁流变液出现。故怎样对新产生的磁流变液的性能进行测试，就需要专门的测试设备。现有技术中已存在一些用于检测磁流变液性能的技术，比如我国专利技术专利号 ZL200810030896. 2所公布的一种磁流变抛光液流变性测试设备，它包括计算机、支架以及固定于支架上的扭矩测量装置、磁场发生装置、剪切机构和驱动机构，扭矩测量装置、磁场发生装置和驱动机构与计算机相连，装设于磁场发生装置中的剪切机构包括剪切环和固定环，剪切环位于固定环的上方，剪切环和固定环上的外圆周处分别设有具有一定高度的剪切环边沿和固定环边沿，剪切环边沿和固定环边沿之间形成用来存储磁流变抛光液的储液凹槽，呈盘状的剪切环中心处上方设有与驱动机构相连的旋转轴，固定环的中心处下方设有与扭矩测量装置相连的连接轴。该专利技术具有结构简单紧凑、成本低廉、控制方便、测试稳定且精度高等优点。又如我国专利技术专利申请号01113648. 0所公布的一种磁流变液流变特性的测试系统，其结构包括导磁回路和盛放磁流变液的容腔及用于测量扭矩的应变片和测量磁场强度的霍尔片。其容腔是由两块导磁材料构成的上、下等径圆盘、下圆盘周边固连的由非导磁材料构成的套环组合构成的桶状密封容器，上圆盘轴与步进电机主轴相接，下圆盘轴上连接有升降机构。在桶状容器近处设置有两个或两个以上、以上下圆盘轴心线对称分布的励磁线圈，霍尔片及应变片分别设置在下圆盘盘面下方和下圆盘轴表面上。本装置磁场分布均勻，R/h比值高，其扭矩测量部位设置在由非导磁材料构成的静止轴上，不会受到磁场力的影响及支承摩擦力矩的影响，提高了测量精度。这些现有的检测装置，可以检测出磁流变液的部分特性，但是不能检测出磁流变液更全面的性能，比如不能检测出温度对磁流变液性能的影响。故存在检测功能有限的缺陷。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术要解决的技术问题是提供一种检测效果更好， 检测量程更大，精度更好，能够更加全面地检测出磁流变液性能的水平环槽式磁流变材料测试设备。为了解决上述技术问题，本专利技术中采用了如下的技术方案 一种水平环槽式磁流变材料测试设备，包括机架，所述机架上设置有磁场发生装置，所述磁场发生装置包括上磁极和下磁极，所述上磁极包括竖向设置的电工纯铁制造的上衬套和位于上衬套外部的电磁线圈绕组，所述下磁极包括竖向设置的电工纯铁制造的下衬套和位于下衬套外部的电磁线圈绕组，所述下衬套上端具有向外侧延展的台阶；所述上衬套和上衬套外部的电磁线圈绕组固定于上连接板上，上连接板连接于机架，所述下衬套和下衬套外部的电磁线圈绕组固定在下连接板上，下连接板固定于机架；剪切机构，所述剪切机构包括同轴心设置的转轴、弱磁性材料制得的剪切环和固定环； 所述转轴靠轴承竖向设置在下衬套内部，转轴下方通过减速器连接电机；所述剪切环安装固定在转轴上端；所述固定环上表面具有一个装配圆台，装配圆台侧壁设置有定位键；所述剪切环上表面同轴心设置有一个环形的用于盛放磁流变液的磁流变液槽，磁流变液槽位置与下衬套上端向外侧延展出的台阶位置对应，磁流变液槽底部嵌接有一个电工纯铁制得的下圆环片，磁流变液槽外壁高度高于内壁，磁流变液槽内环之内同轴心设置有一个环形的溢出槽，溢出槽内环之内同轴心设置有一个环形的滚珠槽，滚珠槽内安装有滚珠；所述固定环下表面对应所述磁流变液槽设置有一个环形的凸台，该环形凸台由一个电工纯铁材料的上圆环片嵌接在固定环上得到，上圆环片位置和上衬套下端位置对应；所述剪切环和固定环贴合后，能够在磁流变液槽内形成一个外端封闭的磁流变液腔，在溢出槽内形成一个与磁流变液腔连通的溢出腔，同时能够使剪切环和固定环通过滚珠形成滚动摩擦配合；所述固定环上表面设置有与溢出腔连通的通孔；剪应力检测机构，包括一个设置在上衬套内部的传力筒，传力筒内壁下端设置有键槽， 所述固定环上表面的装配圆台可插接入传力筒内部并使得装配圆台上的定位键滑动地配合在传力筒内部的键槽内，传力筒上端固定在上连接板上，传力筒外壁上设置有一个内凹的台阶，该内凹的台阶上设置有剪应力传感器；加温及温度检测机构，包括位于固定环上表面的电加热装置和设置于固定环上表面通孔内的温度探头；升降机构，包括竖向固定设置于磁场发生装置四周的数根定位立杆和一个固定连接于上连接板上方的第三连接板，所述上连接板和第三连接板可滑动地套接在所述定位立杆上；升降机构还包括一个竖向设置的螺旋杆，螺旋杆中部靠螺纹可转动地配合在机架上，螺旋杆下端向下穿过第三连接板并设置有一个承托盘，承托盘与第三连接板之间设置有一圈滚珠并靠滚珠实现对第三连接板的支承和滚动摩擦配合，螺旋杆上端横向设置有手柄；控制系统，所述控制系统包括计算机控制中心和与计算机控制中心连接的所述电机、 电磁线圈绕组、剪应力传感器、电加热装置和温度探头。 本技术方案的测试设备，其使用时将待检测的磁流变液(也可以是其他磁流变材料)放入剪切环的磁流变液槽内，合上固定环，通过升降机构控制上磁极下压使固定环的装配圆台装配入传力筒内，启动电机带动剪切环转动，使得剪切环和固定环相对旋转，然后开始检测。检测时，可以通过控制系统控制电机转速来调节剪应变率，同时通过剪应力传感器检测实际剪应力大小；通过电加热装置调节温度，同时通过温度探头检测磁流变液实际温度；通过控制电磁线圈绕组电流大小控制磁场强度；这样可以检测和计算出磁流变液的剪应力与温度、剪应变率、磁场强度三者之间的线性关系，得到待检测磁流变液的特性。其中， 由于电磁线圈绕组产生磁场与电磁线圈绕组电流之间有严格的对应关系，电机电流和剪切环转速之间也存在严格的对应关系，故可以先检测出该对应关系并通过程序预设在控制系统的计算机控制中心内，测试设备工作时直接通过控制电磁线圈绕组电流来调节电磁线圈绕组磁场大小，通过控制电机电流来控制剪切环转速，无需单独再设置磁场检测机构和转速检测机构，而温度的变化容易受外界的影响，故需要设置温度探头检测磁流变液实际温度，使得最终测量结果的精确度可以得到保证。 本技术方案中，机架可以设置为框架式结构，用于支撑其余构件。磁场发生装置中所述电工纯铁制造的上衬套和下衬套可以将电磁线圈产生的磁场集中引到中部，增加位于上磁极和下磁极中部位置的剪切环和固定环所在位置的磁通量，特别是下衬套上端具有一个向外延展的台阶，该台阶延展至与剪切环和本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种水平环槽式磁流变材料测试设备，包括机架，所述机架上设置有：磁场发生装置，所述磁场发生装置包括上磁极和下磁极，所述上磁极包括竖向设置的电工纯铁制造的上衬套和位于上衬套外部的电磁线圈绕组，所述下磁极包括竖向设置的电工纯铁制造的下衬套和位于下衬套外部的电磁线圈绕组，所述下衬套上端具有向外侧延展的台阶；所述上衬套和上衬套外部的电磁线圈绕组固定于上连接板上，上连接板连接于机架，所述下衬套和下衬套外部的电磁线圈绕组固定在下连接板上，下连接板固定于机架；剪切机构，所述剪切机构包括同轴心设置的转轴、弱磁性材料制得的剪切环和固定环；所述转轴靠轴承竖向设置在下衬套内部，转轴下方通过减速器连接电机；所述剪切环安装固定在转轴上端；所述固定环上表面具有一个装配圆台，装配圆台侧壁设置有定位键；所述剪切环上表面同轴心设置有一个环形的用于盛放磁流变液的磁流变液槽，磁流变液槽位置与下衬套上端向外侧延展出的台阶位置对应，磁流变液槽底部嵌接有一个电工纯铁制得的下圆环片，磁流变液槽外壁高度高于内壁，磁流变液槽内环之内同轴心设置有一个环形的溢出槽，溢出槽内环之内同轴心设置有一个环形的滚珠槽，滚珠槽内安装有滚珠；所述固定环下表面对应所述磁流变液槽设置有一个环形的凸台，该环形凸台由一个电工纯铁材料的上圆环片嵌接在固定环上得到，上圆环片位置和上衬套下端位置对应；所述剪切环和固定环贴合后，能够在磁流变液槽内形成一个外端封闭的磁流变液腔，在溢出槽内形成一个与磁流变液腔连通的溢出腔，同时能够使剪切环和固定环通过滚珠形成滚动摩擦配合；所述固定环上表面设置有与溢出腔连通的通孔；剪应力检测机构，包括一个设置在上衬套内部的传力筒，传力筒内壁下端设置有键槽，所述固定环上表面的装配圆台可插接入传力筒内部并使得装配圆台上的定位键滑动地配合在传力筒内部的键槽内，传力筒上端固定在上连接板上，传力筒外壁上设置有一个内凹的台阶，该内凹的台阶上设置有剪应力传感器；加温及温度检测机构，包括位于固定环上表面的电加热装置和设置于固定环上表面通孔内的温度探头；升降机构，包括竖向固定设置于磁场发生装置四周的数根定位立杆和一个固定连接于上连接板上方的第三连接板，所述上连接板和第三连接板可滑动地套接在所述定位立杆上；升降机构还包括一个竖向设置的螺旋杆，螺旋杆中部靠螺纹可转动地配合在机架上，螺旋杆下端向下穿过第三连接板并设置有一个承托盘，承托盘与第三连接板之间设置有一圈滚珠并靠滚珠实现对第三连接板的支承和滚动摩擦配合，螺旋杆上端横向设置有手柄；控制系统，所述控制系统包括计算机控制中心和与计算机控制中心连接的所述电机、电磁线圈绕组、剪应力传感器、电加热装置和温度探头。...

【技术特征摘要】
1.一种水平环槽式磁流变材料测试设备，包括机架，所述机架上设置有磁场发生装置，所述磁场发生装置包括上磁极和下磁极，所述上磁极包括竖向设置的电工纯铁制造的上衬套和位于上衬套外部的电磁线圈绕组，所述下磁极包括竖向设置的电工纯铁制造的下衬套和位于下衬套外部的电磁线圈绕组，所述下衬套上端具有向外侧延展的台阶；所述上衬套和上衬套外部的电磁线圈绕组固定于上连接板上，上连接板连接于机架，所述下衬套和下衬套外部的电磁线圈绕组固定在下连接板上，下连接板固定于机架；剪切机构，所述剪切机构包括同轴心设置的转轴、弱磁性材料制得的剪切环和固定环； 所述转轴靠轴承竖向设置在下衬套内部，转轴下方通过减速器连接电机；所述剪切环安装固定在转轴上端；所述固定环上表面具有一个装配圆台，装配圆台侧壁设置有定位键；所述剪切环上表面同轴心设置有一个环形的用于盛放磁流变液的磁流变液槽，磁流变液槽位置与下衬套上端向外侧延展出的台阶位置对应，磁流变液槽底部嵌接有一个电工纯铁制得的下圆环片，磁流变液槽外壁高度高于内壁，磁流变液槽内环之内同轴心设置有一个环形的溢出槽，溢出槽内环之内同轴心设置有一个环形的滚珠槽，滚珠槽内安装有滚珠；所述固定环下表面对应所述磁流变液槽设置有一个环形的凸台，该环形凸台由一个电工纯铁材料的上圆环片嵌接在固定环上得到，上圆环片位置和上衬套下端位置对应；所述剪切环和固定环贴合后，能够在磁流变液槽内形成一个外端封闭的磁流变液腔，在溢出槽内形成一个与磁流变液腔连通的溢出腔，同时能够使剪切环和固...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭向和，孙虎，易成建，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：85