專利名稱：一種磁流變液剪切應(yīng)力測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電磁測試領(lǐng)域，尤其是涉及一種磁流變液剪切應(yīng)力測試裝置。
背景技術(shù)：
圖I為Felt(1996年)所采用的裝置，在電磁線圈中放置Brokfeild LVDV III旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)進(jìn)行測量，該粘度計(jì)為錐板結(jié)構(gòu)，能產(chǎn)生均勻的流場。由于該粘度計(jì)直接由線圈產(chǎn)生磁場，故產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度很弱，最大只能達(dá)到800高斯。然而，由于錐板結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致磁場在磁流變液中分布不均勻，很大程度上影響了測試的效果。圖2是Tang和Gorral (1996年)所研制出的磁流變體靜態(tài)測量儀。S、N是電磁鐵的兩個(gè)極頭，能產(chǎn)生可調(diào)磁場，工作時(shí)由霍爾傳感器與之相連的高斯儀測出磁感應(yīng)強(qiáng)度B。 以極小的恒定速度V托動鋁板運(yùn)動，此時(shí)磁流變體受簡單剪切。測出托動鋁板的力F的大小，由于速度V很小，則可以近似的認(rèn)為是靜態(tài)下的測量。這種裝置的缺點(diǎn)在于托動鋁板的力F大小不容易掌握很準(zhǔn)確，同時(shí)磁性液體亦容易發(fā)生溢流現(xiàn)象，裝置也較繁鎖。圖3是周剛毅(1998年)等研制的磁流變體流變性能測量系統(tǒng)的原理圖。在上下兩平行碟片之間充滿磁流變體，由線圈與磁回路組成的電磁鐵提供磁場。驅(qū)動上碟片轉(zhuǎn)動使磁流變體受到剪切，通過測量轉(zhuǎn)速ω與驅(qū)動扭矩來得到τ與Υ (剪切率)的關(guān)系。在該結(jié)構(gòu)中，上、下兩平行碟片雖然能產(chǎn)生均勻磁場，但顯而易見在剪切時(shí)，其剪切流場很不均勻，在碟片中心處流體基本不流動，而在邊緣，Y達(dá)到最大值，Y = R/d，R是碟片的半徑，d為上下兩平行碟片距離，從這一點(diǎn)來看，這個(gè)裝置是不合理的。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種測試精度高的磁流變液剪切應(yīng)力測試裝置。本實(shí)用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種磁流變液剪切應(yīng)力測試裝置，包括用于為所述測試裝置提供磁場的磁場發(fā)生器；軸承座，起到固定軸承的作用；支撐件，連接于軸承座；軸承，設(shè)在軸承座中央；轉(zhuǎn)軸，與軸承活動連接，可在軸承內(nèi)自由轉(zhuǎn)動，軸承的上端面設(shè)有定位槽；試件，設(shè)在轉(zhuǎn)軸的下端；滑輪總成，設(shè)有兩個(gè)，均包括支架和滑輪，所述的支架固定在軸承座上，以軸承的中心點(diǎn)為中心對稱設(shè)置，所述的滑輪設(shè)在支架上，滑輪的邊緣設(shè)有輪槽；吊繩，卡設(shè)在定位槽和輪槽中，吊繩兩端均設(shè)有托盤；磁流變液容器，設(shè)在軸承座下方。所述的支撐件包括至少三個(gè)支撐桿，呈三角形設(shè)置。[0018]所述的支撐桿的上端設(shè)有外螺紋，所述的軸承座設(shè)有與所述外螺紋匹配的螺孔，支撐桿通過上端的外螺紋旋入軸承座的螺孔中，這樣可以方便的調(diào)整整個(gè)裝置的水平位置。所述的軸承座呈圓盤狀。所述的轉(zhuǎn)軸的下端設(shè)有螺孔，所述的試件的上端設(shè)有與所述螺孔匹配的外螺紋，試件通過外螺紋旋入轉(zhuǎn)軸下端的內(nèi)螺紋中。轉(zhuǎn)軸上端面的定位槽的延長線與滑輪的輪槽相切，使得兩個(gè)托盤與滑輪之間的吊繩與兩個(gè)滑輪之間的吊繩相互垂直。所述的定位槽的寬度為2mm，深度為2mm。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)(I)該檢測儀能夠承受較大的磁感應(yīng)強(qiáng)度，能夠在IT左右的磁感應(yīng)強(qiáng)度下正常工作，并能保證在測試時(shí)不受磁場分布不均的影響。(2)該檢測儀結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠，安裝方便，成本低，尤其對磁流變液剪切應(yīng)力的靜態(tài)測量非常方便。(3)該檢測儀調(diào)節(jié)、調(diào)校方便，可根據(jù)具體環(huán)境進(jìn)行相應(yīng)調(diào)節(jié)。

圖I為第一種現(xiàn)有的磁流變液剪切應(yīng)力測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為第二種現(xiàn)有的磁流變液剪切應(yīng)力測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為第三種現(xiàn)有的磁流變液剪切應(yīng)力測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，101為錐氏粘度計(jì)，2為線圈，I為磁流變液，201為鐵皮，202為鋁板，203為霍爾傳感器，301為第一碟片，302為第二碟片，303為磁通回路，304為固定軸，401為軸承座，402為支撐桿，403為軸承，404為轉(zhuǎn)軸，405為試件，406為滑輪，407支架，408為吊繩，409為托盤，410為磁流變液容器。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例如圖I所示，一種磁流變液剪切應(yīng)力測試裝置，軸承座401呈圓盤狀，由三個(gè)支撐桿402支撐并放置在地面上，支撐桿402均勻布置在圓盤狀軸承座403的邊緣。支撐桿402的上端設(shè)有外螺紋，軸承座401設(shè)有與所述外螺紋匹配的螺孔，支撐桿402旋入軸承座401的螺孔內(nèi)，通過支撐桿402旋入螺孔的深度即可方便的調(diào)整整個(gè)裝置的水平位置。軸承座401主要起到固定軸承403的作用，該軸承403設(shè)在軸承座401的中央位置。轉(zhuǎn)軸404設(shè)在軸承403內(nèi)，并可以在軸承403內(nèi)自由轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸404的上端設(shè)有寬度和深度都為2mm的定位槽，下端設(shè)有螺孔，該螺孔與試件405上端的外螺紋配合，試件405可以裝入并固定在軸承403內(nèi)。由于，轉(zhuǎn)軸404的質(zhì)量不是很大且長度較短，就可以保證轉(zhuǎn)軸404帶動試件405作較為自由的轉(zhuǎn)動。滑輪總成設(shè)有兩個(gè)，都包括了支架407和滑輪406，支架407固定在軸承座401上，并以軸承403為中心對稱設(shè)置?；?06設(shè)在支架407上，并且其邊緣設(shè)有輪槽。轉(zhuǎn)軸404上端面的定位槽的延長線與滑輪406的輪槽相切，吊繩408卡在定位槽和輪槽中，而且兩端均設(shè)有托盤409，在測試時(shí)，兩個(gè)托盤與滑輪之間的吊繩與兩個(gè)滑輪之間的吊繩相互垂直。磁流變液容器410用于盛放磁流變液，設(shè)在軸承座401下方，使得試件可以浸入到磁流變液中，對其剪切應(yīng)力進(jìn)行測試。此外，本測試裝置還包括一個(gè)為其提供測試磁場的磁場發(fā)生器。為了防止對磁場的干擾，除軸承和滑輪總成部分結(jié)構(gòu)外，其余的所有零件均采用非導(dǎo)磁性材料，這樣就可以在最大程度上排除磁場對裝置的干擾，從而保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。本測試裝置的工作原理為首先關(guān)掉磁場發(fā)生器，使得試件位于沒有外加測試磁場的環(huán)境下，逐漸往托盤中加沙子，當(dāng)沙子和托盤的質(zhì)量之和達(dá)到轉(zhuǎn)軸極限靜扭矩后，轉(zhuǎn)軸發(fā)生輕微轉(zhuǎn)動。此時(shí)沙子和托盤的質(zhì)量乘以轉(zhuǎn)軸的半徑，就是轉(zhuǎn)軸在此狀態(tài)下的極限靜扭矩。 然后將試件的三分之二浸于磁流變液中，逐漸加大磁場強(qiáng)度，在不同的磁場強(qiáng)度下，重復(fù)往托盤中加沙子，直至轉(zhuǎn)軸發(fā)生輕微轉(zhuǎn)動，再用天平稱取此時(shí)沙子和托盤的質(zhì)量，再乘以轉(zhuǎn)軸的半徑，得到不同的扭矩值。這樣就可以得到在不同測試磁場下的不同極限靜扭矩。通過這些扭矩值和在沒有外加測試磁場時(shí)的扭矩值，就得到在不同磁感應(yīng)強(qiáng)度下，磁流變液在靜態(tài)扭矩值。由材料力學(xué)的知識，我們知道圓軸圓截面邊緣處的剪切應(yīng)力和扭矩的關(guān)系為
TT= —
W,其中T為圓軸所受的扭矩;Wt為抗扭截面模量
Ip π(Ρ^ =
2通過上述公式，就可以得到磁流變液在靜態(tài)下不同磁場強(qiáng)度中的磁流變液的剪切應(yīng)力。
權(quán)利要求1.一種磁流變液剪切應(yīng)力測試裝置，其特征在于，包括 用于為所述測試裝置提供磁場的磁場發(fā)生器； 軸承座； 支撐件，連接于軸承座； 軸承，設(shè)在軸承座中央； 轉(zhuǎn)軸，與軸承活動連接，其上端面設(shè)有定位槽； 試件，設(shè)在轉(zhuǎn)軸的下端； 滑輪總成，設(shè)有兩個(gè)，均包括支架和滑輪，所述的支架固定在軸承座上，以軸承的中心點(diǎn)為中心對稱設(shè)置，所述的滑輪設(shè)在支架上，滑輪的邊緣設(shè)有輪槽； 吊繩，卡設(shè)在定位槽和輪槽中，吊繩兩端均設(shè)有托盤； 磁流變液容器，設(shè)在軸承座下方。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種磁流變液剪切應(yīng)力測試裝置，其特征在于，所述的支撐件包括至少三個(gè)支撐桿，呈三角形設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種磁流變液剪切應(yīng)力測試裝置，其特征在于，所述的支撐桿的上端設(shè)有外螺紋，所述的軸承座設(shè)有與所述外螺紋匹配的螺孔，支撐桿通過其上端的外螺紋旋入軸承座的螺孔中。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種磁流變液剪切應(yīng)力測試裝置，其特征在于，所述的軸承座呈圓盤狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種磁流變液剪切應(yīng)力測試裝置，其特征在于，所述的轉(zhuǎn)軸的下端設(shè)有螺孔，所述的試件的上端設(shè)有與所述螺孔匹配的外螺紋，試件通過外螺紋旋入轉(zhuǎn)軸下端的內(nèi)螺紋中。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種磁流變液剪切應(yīng)力測試裝置，其特征在于，轉(zhuǎn)軸上端面的定位槽的延長線與滑輪的輪槽相切。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種磁流變液剪切應(yīng)力測試裝置，其特征在于，所述的定位槽的寬度為2mm,深度為2mm。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種磁流變液剪切應(yīng)力測試裝置，包括用于為所述測試裝置提供磁場的磁場發(fā)生器；軸承座；支撐件，連接于軸承座；軸承，設(shè)在軸承座中央；轉(zhuǎn)軸，與軸承活動連接，其上端面設(shè)有定位槽；試件，設(shè)在轉(zhuǎn)軸的下端；滑輪總成，設(shè)有兩個(gè)，均包括支架和滑輪，所述的支架固定在軸承座上，以軸承為中心對稱設(shè)置，所述的滑輪設(shè)在支架上，滑輪的邊緣設(shè)有輪槽；吊繩，卡設(shè)在定位槽和輪槽中，吊繩兩端均設(shè)有托盤；磁流變液容器，設(shè)在軸承座下方。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有測試精度高、操作簡單、成本低等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01N11/14GK202614637SQ201220139159
公開日2012年12月19日 申請日期2012年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月5日
發(fā)明者茹秋生, 陳耿彪, 寧宗奇, 陸勤, 王才嶧, 宋韜, 黃兆翔, 葛振超 申請人:上海工程技術(shù)大學(xué)