专利名称：一种磁流变液流变特性的测试装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及磁流变液的特性研究领域，尤其是涉及一种磁流变液流变特性的测试
直O
背景技术：
磁流变液在零磁场下表现为低粘度的可流动的牛顿流体，而在外加磁场作用下悬 浮颗粒被极化形成了平行于磁场的链状柱型结构，这种链状结构阻止了流体的运动，从而 使悬浮液的粘度急剧增大，剪切屈服应力也近似线性增大，表现为类似固体的性质，当外加 磁场作用撤除后，它又迅速恢复到原来的流动性质。因此，剪切屈服应力和粘度是磁流变液 主要的性能参数，它们表征着此种材料在磁场作用下的固化程度。目前，对磁流变液流变特性的测试按其工作模式主要可分为剪切模式和管道流模 式两种，而剪切模式又可分为同心圆筒旋转式和平行碟片旋转式两种。管道流模式测试虽 然可以得到较高的剪切速率，但是在较高的磁场作用下极化的悬浮颗粒很容易在管道中聚 集而母液却沿管道流出，导致管道中磁流变液的体积比浓度局部增大，使测量结果偏高，同 时也会产生壁面滑移效应；同心圆筒旋转式测试因其内外圆筒的直径不相等会产生扇形的 磁场，原理上存在缺陷；而对于平行碟片旋转式测试来说，当碟片的旋转速度过大，磁流变 液中的悬浮颗粒会受离心力的作用向圆盘边缘聚集，存在壁面滑移效应；而且测试时磁流 变液的用量较多，比较浪费。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种边缘聚集效应小，测量结果准确且磁流变 液耗用量少的磁流变液流变特性的测试装置。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为一种磁流变液流变特性的测试装 置，包括支架、电机、转动轴、静止轴和壳体，所述的壳体固定在所述的支架上，所述的转动 轴的下端伸入所述的壳体内且下端部固定设置有转动盘，所述的静止轴的上端伸入所述的 壳体内且上端部固定设置有静止盘，所述的静止轴与所述的壳体之间通过轴承配合，所述 的转动盘与所述的静止盘之间设置有隔磁圆盘和环形的磁流变液腔，所述的磁流变液腔设 置在所述的隔磁圆盘外，所述的静止盘上套设有密封环，所述的密封环的上沿高于所述的 磁流变液腔，所述的壳体内设置有隔磁环和励磁线圈，所述的隔磁环设置在所述的密封环 与所述的励磁线圈之间，所述的静止盘内位于所述的磁流变液腔的正下方处设置有霍尔传 感器和热电偶，所述的支架上固定设置有扭矩传感器，所述的静止轴的下端与所述的扭矩 传感器联接，所述的转动轴的上端与所述的电机的输出轴相联接。所述的壳体上密封固定有导热端盖，所述的导热端盖内设置有环形的导热槽，所 述的导热端盖上设置有与所述的导热槽连通的导热液输入口和导热液输出口。所述的壳体包括上盖和下盖，所述的导热端盖固定设置在所述的下盖上，所述的 上盖的两侧固定设置有提手，方便上盖的拆装。
所述的上盖上设置有观察孔，方便观察壳体内部的工作情况，所述的密封环为透 明密封环，方便观察磁流变液的添加用量是否合适。所述的支架上设置有电机升降装置，所述的电机升降装置包括丝杆、手轮和电机 支架，所述的支架上设置有升降孔，所述的丝杆的上端与所述的手轮固定连接，所述的丝杆 伸入所述的升降孔中且与所述的电机支架相螺接，所述的丝杆的上端螺接有双螺母，所述 的丝杆的下端螺接有定位螺母，所述的电机固定连接在所述的电机支架上。所述的热电偶与温控仪电连接，所述的霍尔传感器和所述的扭矩传感器分别与数 据处理系统电连接，所述的数据处理系统包括变送器、数据采集卡和上位机。所述的磁流变液腔位于所述的励磁线圈的中部。与现有技术相比，本发明的优点是由于磁流变液腔设置在隔磁圆盘外，减小了被 测磁流变液的边缘聚集效应，且减少了磁流变液的耗用量；而将磁流变液腔设置在励磁线 圈的中部，使得被测磁流变液处的磁场最强且垂直性和均勻性好、发热量小；又由于壳体上 密封固定有导热端盖，导热端盖内设置有环形的导热槽，可在导热槽内通入导热液，即可对 长时间工作的磁流变液进行冷却，也可研究不同温度对磁流变液流变性能的影响；而支架 上设置有电机升降装置，可通过手轮调节电机的高度，通过电机的升降带动转动盘移动，实 现转动盘与静止盘之间间隙距离的调节，即实现磁流变液厚度的调节，从而可研究厚度对 磁流变液流变性能的影响；此外，扭矩传感器设置在磁路以外，使其测量不受磁场的影响， 而霍尔传感器和温度传感器设置在磁流变液的下方，能实时检测当前的磁场和温度值。


图1为本发明的整体结构示意图； 图2为本发明的壳体内部的结构示意图； 图3为图2的中A处的放大示意图。
具体实施例方式以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。如图所示，一种磁流变液流变特性的测试装置，包括支架1、电机2、转动轴3、静止 轴4、丝杆5、手轮6、电机支架21和由上盖71、下盖72组成的壳体，支架1上设置有升降孔 11，丝杆5的上端与手轮6固定连接，丝杆5伸入升降孔11中且与电机支架21相螺接，丝 杆5的上端螺接有双螺母52，丝杆5的下端螺接有定位螺母51，电机2固定连接在电机支 架21上，下盖72固定在支架1上，转动轴3的下端伸入壳体内且下端部固定设置有转动盘 31，静止轴4的上端伸入壳体内且上端部固定设置有静止盘41，静止轴4与下盖72之间通 过轴承配合，转动盘31与静止盘41之间设置有隔磁圆盘32和环形的磁流变液腔33，磁流 变液腔33设置在隔磁圆盘32外，静止盘41上套设有透明密封环42，透明密封环42的上 沿高于磁流变液腔33，壳体内设置有隔磁环73和励磁线圈8，隔磁环73设置在透明密封环 42与励磁线圈8之间，磁流变液腔33位于励磁线圈8的中部，静止盘41内位于磁流变液腔 33的正下方处设置有霍尔传感器43和热电偶44，支架1上固定设置有扭矩传感器12，静止 轴4的下端与扭矩传感器12联接，转动轴3的上端通过联轴器与电机2的输出轴相连接， 下盖72上密封固定有导热端盖74，导热端盖74内设置有环形的导热槽75，导热端盖74上设置有与导热槽75连通的导热液输入口 76和导热液输出口 77，上盖71的两侧固定设置有 提手78，上盖71上设置有观察孔79，热电偶44与外接的温控仪电连接，霍尔传感器43和 扭矩传感器12分别与数据处理系统电连接，数据处理系统包括变送器、数据采集卡和上位 机。 本装置的工作原理为在磁流变液腔33中注入磁流变液，然后给励磁线圈8通电 并产生磁场，磁流变液在外加磁场的作用下其流变特性发生变化，同时电机2通过转动轴3 带动转动盘31旋转，并剪切磁流变液，磁流变液产生的剪切应力通过静止盘41和静止轴4 传递到扭矩传感器12上，扭矩传感器12中的应变电桥产生形变输出相应的微弱电量变化 量，微弱电量变化量经变送器放大处理后，由数据采集卡采集信号输入到上位机，然后经测 试软件处理后可得到并显示相应的剪切屈服应力值，同时霍尔传感器43检测得到磁流变 液中的磁感应强度，霍尔传感器43输出的电压信号经变送器放大、数据采集卡输入到上位 机，经处理后可得到并显示相应的磁感应强度值；热电偶44检测出当前磁流变液的工作温 度，并由温控仪显示其温度；转动盘31的旋转角速度由电机2上的编码器测得，以转动盘的 角速度为基础，经过一定的理论关系可以计算得到磁流变液的剪切应变率。
权利要求
1.一种磁流变液流变特性的测试装置，包括支架、电机、转动轴、静止轴和壳体，所述的 壳体固定在所述的支架上，其特征在于所述的转动轴的下端伸入所述的壳体内且下端部固 定设置有转动盘，所述的静止轴的上端伸入所述的壳体内且上端部固定设置有静止盘，所 述的静止轴与所述的壳体之间通过轴承配合，所述的转动盘与所述的静止盘之间设置有隔 磁圆盘和环形的磁流变液腔，所述的磁流变液腔设置在所述的隔磁圆盘外，所述的静止盘 上套设有密封环，所述的密封环的上沿高于所述的磁流变液腔，所述的壳体内设置有隔磁 环和励磁线圈，所述的隔磁环设置在所述的密封环与所述的励磁线圈之间，所述的静止盘 内位于所述的磁流变液腔的正下方处设置有霍尔传感器和热电偶，所述的支架上固定设置 有扭矩传感器，所述的静止轴的下端与所述的扭矩传感器相联接，所述的转动轴的上端与 所述的电机的输出轴相联接。
2.如权利要求1所述的一种磁流变液流变特性的测试装置，其特征在于所述的壳体上 密封固定有导热端盖，所述的导热端盖内设置有环形的导热槽，所述的导热端盖上设置有 与所述的导热槽连通的导热液输入口和导热液输出口。
3.如权利要求2所述的一种磁流变液流变特性的测试装置，其特征在于所述的壳体包 括上盖和下盖，所述的导热端盖固定设置在所述的下盖上，所述的上盖的两侧固定设置有 提手。
4.如权利要求3所述的一种磁流变液流变特性的测试装置，其特征在于所述的上盖上 设置有观察孔，所述的密封环为透明密封环。
5.如权利要求1所述的一种磁流变液流变特性的测试装置，其特征在于所述的支架上 设置有电机升降装置，所述的电机升降装置包括丝杆、手轮和电机支架，所述的支架上设置 有升降孔，所述的丝杆的上端与所述的手轮固定连接，所述的丝杆伸入所述的升降孔中且 与所述的电机支架相螺接，所述的丝杆的上端螺接有双螺母，所述的丝杆的下端螺接有定 位螺母，所述的电机固定连接在所述的电机支架上。
6.如权利要求1所述的一种磁流变液流变特性的测试装置，其特征在于所述的热电偶 与温控仪电连接，所述的霍尔传感器和所述的扭矩传感器分别与数据处理系统电连接，所 述的数据处理系统包括变送器、数据采集卡和上位机。
7.如权利要求1所述的一种磁流变液流变特性的测试装置，其特征在于所述的磁流变 液腔位于所述的励磁线圈的中部。
全文摘要
本发明公开了一种磁流变液流变特性的测试装置，包括支架、电机、转动轴、静止轴和壳体，特点是转动轴的下端伸入壳体内且下端部固定设置有转动盘，静止轴的上端伸入壳体内且上端部固定设置有静止盘，转动盘与静止盘之间设置有隔磁圆盘和环形的磁流变液腔，静止盘上套设有密封环，壳体内设置有隔磁环和励磁线圈，隔磁环设置在密封环与励磁线圈之间，支架上固定设置有扭矩传感器，静止轴的下端与扭矩传感器联接，转动轴的上端与电机的输出轴相联接；优点是由于磁流变液腔设置在隔磁圆盘外，减小了被测磁流变液的边缘聚集效应，且减少了磁流变液的耗用量；而将磁流变液腔设置在励磁线圈的中部，使得被测磁流变液处的磁场最强且垂直性和均匀性好、发热量小。
文档编号G01N11/14GK102128770SQ20101060040
公开日2011年7月20日 申请日期2010年12月22日 优先权日2010年12月22日
发明者任志胜, 胡利永, 詹建明, 郑堤, 黄超兵 申请人:宁波大学