本發明專利技術涉及一種高速剪切模式下磁控流體力學特性測試裝置，包括底座和安裝在底座上的支撐架，所述底座上支撐有儲液缸筒，所述儲液缸筒連接有用于檢測、輸出扭矩值的扭矩傳感器，所述儲液缸筒上設有用于產生測試磁場的磁場發生器，所述儲液缸筒內填充測試用磁控流體，所述儲液缸筒的上方設有高速電機，所述高速電機通過安裝在支撐架上的升降裝置懸置在儲液缸筒的上方，所述高速電機的轉軸豎直向下延伸，與一測試夾具固定連接，所述測試夾具上端與高速電機的轉軸固定連接，測試夾具的下端伸入儲液缸筒內的磁控流體中。采用本裝置可以在磁場作用下完成高剪切速率下磁控流體的力學性能測試。
【技術實現步驟摘要】
高速剪切模式下磁控流體力學特性測試裝置
本專利技術屬于材料性能測試領域，具體涉及一種高速剪切模式下磁控流體力學特性測試裝置。
技術介紹
磁控流體是一種由軟磁性懸浮相、有機懸浮介質和添加劑組成的智能分散體材料，在外加磁場的作用下，其粘度可實現連續、迅速、可逆地調節，剪切屈服應力是磁控流體的主要性能參數之一?？蓮V泛用于建筑結構振動控制、機械系統振動控制和武器系統沖擊控制等重要領域。在開發工程實用的器件過程中,人們必須對磁控流體的力學特性進行合理評價。因此，磁控流體的力學性能測試是此類材料研究的重要內容之一。國內外研究者進行了大量的實驗研究工作,提出了各種各樣的磁控流體材料力學特性檢測方法,并且相關企業也開始試制磁控流體力學特性檢測儀器。盡管人們對磁控流體的力學特性測試儀器進行了大量研究,但還存在一些的問題:如將剪切機構的設計缺陷,其旋轉半徑無法增大,導致剪切率受到限制,無法完成高剪切速率下的測試;外加磁場不能使磁控流體達到飽和;商業化的檢測儀器價格高達近百萬元,使國內的研究處于尷尬局面;對于管道流測試方法,雖然可以達到很高的磁場,但推動磁控流體在管道中的流動速度低致使剪切率受限。為了開發更加實用的高性能磁控流體,指導磁控流體在實際工程的應用,有必要探索新型的磁控流體力學特性測試裝置。
技術實現思路
本專利技術的目的是針對現有技術存在的不足，提供一種高速剪切模式下磁控流體力學特性測試裝置，采用本裝置可以在磁場作用下完成高剪切速率下磁控流體的力學性能測試，且成本低廉。本專利技術的目的是采用下述方案實現的：一種高速剪切模式下磁控流體力學特性測試裝置，包括底座和安裝在底座上的支撐架，所述底座上支撐有儲液缸筒，所述儲液缸筒連接有用于檢測、輸出扭矩值的扭矩傳感器，所述儲液缸筒上設有用于產生測試磁場的磁場發生器，所述儲液缸筒內填充測試用磁控流體，所述儲液缸筒的上方設有高速電機，所述高速電機通過安裝在支撐架上的升降裝置懸置在儲液缸筒的上方，所述高速電機的轉軸豎直向下延伸，與一測試夾具固定連接，所述測試夾具上端與高速電機的轉軸固定連接，測試夾具的下端伸入儲液缸筒內的磁控流體中。所述升降裝置采用螺紋旋轉升降的結構。所述升降裝置包括升降螺桿，所述升降螺桿螺紋配合在支撐架設有的螺紋孔中，所述升降螺桿上端安裝轉盤，升降螺桿下端與高速電機固定連接。所述支撐架包括安裝在底座上的多根立柱，所述立柱上固定有橫梁，所述橫梁上設有螺紋孔。所述底座的上端面上設有多個用于安裝鋼珠的第一凹槽，所述儲液缸筒的下端面設有多個第二凹槽與底座的第一凹槽相對應，多個鋼珠分別安裝在底座的第一凹槽與儲液缸筒的第二凹槽之間，用于支撐儲液缸筒。所述鋼珠的數量為四個。所述儲液缸筒為上端開口的圓柱形容器，該圓柱形容器的開口設有用于與測試夾具的密封蓋配合的定位臺階，圓柱形容器的底端設有半球形凹槽和用于安裝扭矩傳感器的向下延伸部，該向下延伸部與扭矩傳感器上端固定連接，扭矩傳感器下端與底座上設置的用于安裝扭矩傳感器的向上延伸部固定連接。所述測試夾具包括連接桿、密封蓋、測試探頭，所述連接桿上端與高速電機的轉軸固定連接，連接桿下端設置定位臺階，連接桿下端通過螺紋與測試探頭連接，密封蓋卡在連接桿的定位臺階與測試探頭之間。所述測試探頭由高導磁材料加工，且測試探頭的一端設有螺紋孔，另一端為錐形結構。所述磁場發生器包括勵磁線圈、磁路外套和多個環形磁芯，所述勵磁線圈環圓周繞制于兩環形磁芯間的儲液缸筒表面，磁路外套安裝于環形磁芯外測，環形磁芯與磁路外套均由高導磁材料制成。本專利技術具有的優點是：通過本專利技術的磁控流體力學特性測試裝置進行測試時，所述磁控流體充入儲液缸筒內，測試夾具置于磁控流體中，高速電機帶動測試夾具轉動使磁控流體處于高速剪切狀態，通過磁控流體將剪切力傳遞給儲液缸筒，扭矩傳感器檢測并輸出扭矩值大小，由剪切應力與扭矩、轉速間的理論關系等參數，獲取剪切應力、剪切應變率及磁場之間的相互關系，實現在高速剪切模式下磁控流體力學特性的表征。本專利技術著眼于高剪切率，比如剪切率最高可達3000(1/s)，一般儀器只能最高到幾百(1/s)，使用范圍廣，可以表征磁控流體很多應用環境下的性能，如沖擊應用等。本專利技術通過升降裝置轉動可實現安裝于其下方的高速電機的升降，高速電機的升降可以帶動與其連接的測試夾具上下運動，使測試夾具定位于儲液缸筒或脫離儲液缸筒。磁控流體充滿測試夾具中的測試探頭與儲液缸筒之間的間隙，測試夾具上的密封蓋可防止測試探頭在高速選裝過程中磁控流體被摔出。且所述儲液缸筒的下端面設有多個第二凹槽與底座的第一凹槽相對應，多個鋼珠分別安裝在底座的第一凹槽與儲液缸筒的第二凹槽之間，用于支撐儲液缸筒。鋼珠的設置有利于磁控模塊在測試的過程中穩定于水平位置方向。磁路外套、環形磁芯、磁控流體、測試探頭組成閉合磁回路，能使磁控流體達到飽和，可以有效增強磁場強度，可有效增強磁控流體處的測試磁場范圍。采用本裝置可以完成高剪切速率下的測試，且成本低廉，結構簡單，安裝方便快捷，測試穩定。附圖說明圖1為本專利技術的結構示意圖；圖2為本專利技術的儲液缸筒、測試夾具、磁場發生器的安裝結構示意圖。附圖中，1為立柱，2為底座，3為橫梁，4為緊固螺母，5為升降裝置，51為升降螺桿，52為轉盤，6為高速電機，7為測試夾具，71為連接桿，72為密封蓋，73為測試探頭，8為磁控模塊，81為磁控流體，82為磁路外套，83為環形磁芯，84為儲液缸筒，85為勵磁線圈，9為扭矩傳感器，10為鋼珠。具體實施方式為了使本專利技術的目的、技術方案和優點更加清楚，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，下面將結合附圖對本專利技術作進一步的詳細描述：參見圖1和圖2，一種高速剪切模式下磁控流體力學特性測試裝置，包括底座2和安裝在底座2上的支撐架。所述底座2上支撐有儲液缸筒84。所述底座2的上端面上設有多個用于安裝鋼珠10的第一凹槽，所述儲液缸筒84的下端面設有多個第二凹槽與底座2的第一凹槽相對應，多個鋼珠10分別安裝在底座2的第一凹槽與儲液缸筒84的第二凹槽之間，用于支撐儲液缸筒84。鋼珠10的設置有利于儲液缸筒84在測試的過程中穩定于水平位置方向。本實施例采用所述鋼珠10的數量為八個為最佳，當然也可根據需要設置鋼珠10的個數。本實施例的所述第一凹槽設置在底座2設有的凸臺上。鋼珠10設置在底座2的凸臺上，支撐儲液缸筒84。所述儲液缸筒84的下方連接有用于檢測、輸出扭矩值的扭矩傳感器9。所述儲液缸筒84為上端開口的圓柱形容器，該圓柱形容器的開口設有用于與測試夾具7的密封蓋72配合的定位臺階，圓柱形容器的底端設有半球形凹槽和用于安裝扭矩傳感器9的向下延伸部，該向下延伸部上設置外螺紋，與扭矩傳感器9上端螺紋連接，扭矩傳感器9下端與底座2上設置的用于安裝扭矩傳感器9的向上延伸部螺紋固定連接。所述儲液缸筒84上設有用于產生測試磁場的磁場發生器。所述磁場發生器包括勵磁線圈85、磁路外套82和多個環形磁芯83，所述勵磁線圈85環圓周繞制于兩環形磁芯83間的儲液缸筒84表面，磁路外套82安裝于環形磁芯83外測，環形磁芯83與磁路外套82均由高導磁材料制成。由磁路外套82、環形磁芯83、儲液缸筒84、勵磁線圈85組成磁控模塊88，環形磁芯83焊接于儲液缸筒84的外圓周表面，在環形磁芯83之間繞制本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種高速剪切模式下磁控流體力學特性測試裝置，其特征在于：包括底座和安裝在底座上的支撐架，所述底座上支撐有儲液缸筒，所述儲液缸筒連接有用于檢測、輸出扭矩值的扭矩傳感器，所述儲液缸筒上設有用于產生測試磁場的磁場發生器，所述儲液缸筒內填充測試用磁控流體，所述儲液缸筒的上方設有高速電機，所述高速電機通過安裝在支撐架上的升降裝置懸置在儲液缸筒的上方，所述高速電機的轉軸豎直向下延伸，與一測試夾具固定連接，所述測試夾具上端與高速電機的轉軸固定連接，測試夾具的下端伸入儲液缸筒內的磁控流體中。
【技術特征摘要】
1.一種高速剪切模式下磁控流體力學特性測試裝置，其特征在于：包括底座和安裝在底座上的支撐架，所述底座上支撐有儲液缸筒，所述儲液缸筒連接有用于檢測、輸出扭矩值的扭矩傳感器，所述儲液缸筒上設有用于產生測試磁場的磁場發生器，所述儲液缸筒內填充測試用磁控流體，所述儲液缸筒的上方設有高速電機，所述高速電機通過安裝在支撐架上的升降裝置懸置在儲液缸筒的上方，所述高速電機的轉軸豎直向下延伸，與一測試夾具固定連接，所述測試夾具上端與高速電機的轉軸固定連接，測試夾具的下端伸入儲液缸筒內的磁控流體中；測試時，測試探頭(73)處于儲液缸筒(84)內的磁控流體(81)的包圍，高速電機(6)轉動帶動測試探頭(73)處在高剪切速率的運行狀態，剪切速率表達為：γ＝ωR/h，其中，γ代表剪切速率，ω為高速電機(6)運行時設置的角速度，R是測試探頭(73)的半徑，h為測試探頭(73)外側邊緣與儲液缸筒(84)內壁的間距；通過磁控流體(81)將剪切力傳遞給儲液缸筒(84)，與儲液缸筒(84)連接的扭矩傳感器(9)檢測并輸出扭矩值大小，將磁控流體(81)的剪切應力表達為：其中，τ代表剪切應力，T代表所產生的扭矩，R1為儲液缸筒(84)內壁半徑。2.根據權利要求1所述的高速剪切模式下磁控流體力學特性測試裝置，其特征在于：所述升降裝置采用螺紋旋轉升降的結構。3.根據權利要求2所述的高速剪切模式下磁控流體力學特性測試裝置，其特征在于：所述升降裝置包括升降螺桿，所述升降螺桿螺紋配合在支撐架設有的螺紋孔中，所述升降螺桿上端安裝轉盤，升降螺桿下端與高速電機固定連接。4.根據權利要求1或2或3所述的高速剪切模式下磁控流體力學特性測試裝置，其特征在于：所述支撐架包...
【專利技術屬性】
技術研發人員：居本祥，唐銳，張登友，楊百煉，
申請(專利權)人：重慶材料研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：重慶;85
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