[发明专利]一种磁流变液体粘度测试装置及测试方法

权利要求书

1.一种磁流变液体粘度测试装置，其特征在于，包括：恒温箱、亥姆霍兹线圈、储液槽、贴片式硅胶加热片、剪切圆盘、轴杆、数控电机、温度传感器、速度传感器、扭矩测试仪和数据采集控制系统；所述亥姆霍兹线圈设置于恒温箱内，亥姆霍兹线圈的两个圆形导体线圈之间设有支撑板，所述储液槽设置在支撑板上并位于磁场中心；所述储液槽上部设有盛装磁流变液体的圆柱体凹槽，其底部设有贴片式硅胶加热片，温度传感器紧贴贴片式硅胶加热片设置并通过导线与恒温箱外部的数据采集控制系统相连接；所述剪切圆盘封盖在圆柱体凹槽的槽口处，数控电机通过固定空心板固定在恒温箱内并通过轴杆带动所述剪切圆盘旋转进而带动磁流变液体产生层流流动，所述速度传感器和扭矩测试仪设置于恒温箱外部分别采集数控电机的转速和扭矩并发送给数据采集控制系统。

2.如权利要求1所述的磁流变液体粘度测试装置，其特征在于，所述恒温箱由外层PVC板、中层保温板和内层PVC板构成；恒温箱顶部设有双开型箱盖，并设有圆弧把手，恒温箱侧壁上预留有导线孔，以供各导线穿过。

3.如权利要求1所述的磁流变液体粘度测试装置，其特征在于，所述支撑板采用铝合金、铜合金或不锈钢等不导磁材料制成。

4.如权利要求1所述的一种磁流变液体粘度测试装置，其特征在于，所述储液槽、剪切圆盘和轴杆均采用铝制材料制成，具有防磁化和耐高温作用。

5.如权利要求1所述的磁流变液体粘度测试装置，其特征在于，所述亥姆霍兹线圈的两个圆形导体线圈的间距等于线圈半径，且储液槽位于亥姆霍兹线圈形成的磁场中心，亥姆霍兹线圈通过导线与外部电源相连接，向磁流变液体施加均匀磁场。

6.如权利要求1所述的磁流变液体粘度测试装置，其特征在于，所述剪切圆盘与储液槽同轴心且封盖在槽口后与储液槽上表面平齐，以保证剪切圆盘转动时与磁流变液体紧密接触；所述储液槽预设有导线通道，可供贴片式硅胶加热片和温度传感器的导线从中穿过。

7.一种基于权利要求1-6任一项所述的磁流变液体粘度测试装置的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将待测磁流变液体倒入储液槽中，并把各部件组装连接好，磁流变液体量要达到储液槽上表面的水平高度，以保证剪切圆盘与磁流变液体接触；

步骤2：通过数据采集控制系统控制数控电机带动轴杆、剪切圆盘共同转动，进而带动磁流变液体产生层流流动，待数值稳定后，记录初始温度为C₀环境下，不施加磁场即零磁场条件下的扭矩值和角速度；

步骤3：贴片式硅胶加热片、亥姆霍兹线圈分别通过导线与外部电源相连接，在施加不同温度和磁感应强度的条件下，测得相应扭矩值、角速度及温度，直到磁流变液体达到磁饱和或剪切圆盘无法转动时为止；

步骤4：根据毕奥-萨伐尔定律计算得到磁感应强度B：

其中，μ₀为磁常数，n为线圈匝数，I为电流，R为线圈半径；

步骤5：根据牛顿定律计算得到剪切速率υ：

其中，r为剪切圆盘半径，ω为角速度，h为储液槽内磁流变液体的高度；

步骤6：根据剪切原理公式计算得到剪切屈服强度τ：

其中，M为扭矩值，N为幂律系数；

步骤7：根据粘度与剪切屈服强度公式计算得到粘度η：

由此可得到在温度和磁感应强度共同耦合作用下的磁流变液体粘度的变化情况。