[发明专利]一种磁流变液流变学特性检测方法与装置

权利要求书

1.一种磁流变液流变学特性检测装置，该装置包括磁场发生器、转子的动力传动机构、磁流变液剪切机构、力矩传递组件、磁流变液、测量装置与数据处理系统，其特征为：

所述磁流变液剪切机构包括转子圆筒、磁流变液剪切通道、力矩传递组件、支承钢球、环形支承座、底板、力矩传感器；转子圆筒由圆筒和驱动圆盘组成，两者之间通过螺纹连接；磁流变液剪切通道由外环、内环和连接盘组成，三构件通过粘接组合而成；力矩传递组件由传递环、芯轴和下端盘组成，三者通过螺纹连接而成，传递环与下端盘通过螺钉连接；力矩传感器与传递盘之间通过螺钉连接；圆盘的中心孔与定位钢球接触，芯轴上部中心孔与定位钢球接触，确保转子圆筒的插入深度，同时确保剪切通道的回转中心与转子圆筒的回转中心同轴；

所述磁场发生器设置在所述剪切机构的下部，磁场发生器由励磁线圈、芯轴、下端盘、外环筒、上端盘、磁流变液和转子圆筒组成；芯轴、下端盘、外环筒、上端盘、磁流变液和转子圆筒均采用磁饱和强度高、磁导率高的软磁材料；剪切通道的铝合金底板，其低磁导率使励磁磁场通过磁流变液；驱动圆盘由低磁导率、强度较高的不锈钢制造，以防磁磁场通过驱动圆盘影响内外剪切通道的磁场差异，励磁线圈的外部涂环氧树脂对其进行固定；数显可调电流源的输出电流通过励磁线圈的引出线进入励磁线圈，产生的磁通通过芯轴、下端盘、外环筒、上端盘的外剪切通道中的磁流变液、转子圆筒上端盘的内剪切通道中的磁流变液，回到芯轴，形成闭合磁路；在剪切通道内磁通的方法沿径向分布，满足磁流变检测仪器的设计准则；励磁线圈中电流的大小可以直接控制，剪切通道中的磁通密度，而且可以实现连续调节；

所述转子的动力传动机构包括交流变频器、交流电机、主动带轮、传动带、从动带轮、从动轴，从动轴与所述转子圆筒固定连接，使用交流变频器改变输入电源的频率来无级调节交流电机的输出转速，并通过主动带轮、传动带、从动轴带动转子圆筒在所述环形剪切通道中转动，实现转子圆筒对所述磁流变液的剪切角速度无级可调；

所述力矩传递组件由传递环、芯轴、下端盘组成，三者固定连接，当磁流变液受到所述转子圆筒的剪切时，转子圆筒的转动力矩通过传递环，芯轴、下端盘，检测装置中的力矩传感器安装在所述下端盘的底部用于测量所述转子圆筒的转动力矩；

所述测量装置与数据处理系统包括力矩检测装置、转子圆筒角速度检测装置、磁场检测装置和温度检测装置，分别用于实现对所述转子圆筒的转动力矩、转子圆筒角速度、磁场强度和磁流变液的服役温度检测，所述各检测装置的输出与数据处理系统的输入相连，将检测数据输入至数据处理系统；数据处理系统通过对检测数据的处理和计算得到磁流变液经受的剪切应力值、磁流变液经受的剪切率值、通过磁流变液的磁通密度，结合磁流变液的服役温度检测数据，绘制在规定磁感应强度和工作温度条件下剪切应力与剪切应变的关系曲线，输出磁流变液的流变学参数。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征为：所述下端盘的下部开有环形沟槽，环形支承座的上部也设置相应的环形沟槽，两环形沟槽之间通过均匀布置的支承钢球对该检测装置本体进行定位和支承。

3.根据权利要求1所述的检测装置，其特征为：所述转子圆筒角速度检测装置采用光电脉冲式角速度计，在转子圆筒上均匀固定反光片，使光电脉冲式角速度计发出激光，当激光正对反光片时，激光反射到接收器上，计算单位时间内的脉冲数，得出转子圆筒角速度；所述力矩检测装置由力矩传感器和力矩检测仪组成；所述磁场检测装置利用霍尔元件来实现，建立励磁电流与磁感应强度之间的关系；所述温度检测装置通过红外线温度传感器检测磁流变液服役温度。

4.根据权利要求1所述的检测装置，其特征为：所述转子圆筒和磁路元件均采用磁导率高、矫顽力小、磁饱和强度大的电工纯铁或者低碳钢制成，以使磁场发生器产生的磁场使磁流变液达到磁饱和；转子圆筒与从动轴连接的部分采用不导磁的不锈钢制造，控制磁通流向，确保环槽中磁感应强度的均匀性。

5.根据权利要求1、2或3所述的检测装置，其特征为：力矩传感器位于下端盘的下部，力矩传感器的下部为底板，所述力矩传感器与下端盘之间固定连接，所述力矩传感器与底板通过平键连接。