磁流变液剪切应力测试装置的设计和制作

２ 测 试 装 置 工 作 的 基 本 原 理
我们 设计 测量 磁流 变液 剪切应 力装 置时 主要 考虑
将这套测试装 置置于一 个带磁场 的装 置 中， 首先关
以下几 点 ：①操 作 简单 ，易 于掌握 ；② 能够测 试 出在 不 同磁场强 度下 工 件所受 的剪 切应 力 ；⑧ 从 原理角 度 讲 装 置本 身 的系统误 差应 在合 理 的范围之 内。
１ ２ 测 量 磁 流 变 液 剪 切 应 力 的 装 置 构 成 ．
在 上述前 提 下 ，我们 设计 出 了一套 测 试磁 流变 液 在 静态 下剪 切应 力 的装 置 。 这套装 置 由轴承 、 轴 、 转 试
件 、支 撑杆 、轴 承座 、滑轮 支架 总成 、 吊绳 及托 盘组
成 ，实验 室条 件下 制成 的测 试装 置见 图 １ 。 如 图 １所示 ，三个 支撑 杆将 轴承座 支起 来 ，三个 支撑 杆头 部均 加工 成 Ｍ１ ×３ ２ ０的螺杆 ， 同时轴 承 座的 三个 与支 撑杆 相连 接的孑 均加 工 为 ３ １ Ｌ １２的螺孑 。 样 Ｌ这 通 过 支撑 杆就 可 以调整整 个装 置 的水 平 。轴承 座上 固 定 着 一盘 ２ ６轴 承 。转轴 由轴 承支撑 ，转 轴顶部 中心 ０ 有 一 条 宽 和 深 皆 为 ２ ｍ 的 槽 ；转 轴 底 端 中 心 有 一 ａ ｒ
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第 ３ 期 （ 第 １２ ） 总 ４期
２０ ０ ７年 ６月
机 械 工 程 与 自 动 化
Ｍ ＥＣＨＡＮＩ ＣＡＬ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ ＆ ＡＵＴＯＭ ＡＴＩ ＯＮ
Ｎｏ ３
Hale Waihona Puke Ｊ ｎ ｕ．文章 编 号 ：６ ２６ １ （０ ７ ０ —１ ００ １７ —４ ３ ２ ０ ） ３０４ －２
磁 流 变液 剪切 应力 测试 装 置 的设 计 和 制 作
茹 秋 生 ， 金 建 交
（ ． 健 雄 职 业 技 术 学 院 ，江 苏 太 仓 ２ ５ ０ ；２ 浙 江 工 业 职 业技 术 学 院 ， 浙 江 绍 兴 ３ ２ ０ ） １ １４ ０ １ ０ ０
摘 要 ： 自行 设 计 的磁 流变 液 剪切 应 力 装 置 的结 构 和 原 理 进 行 了 阐述 。 用 此 装 置 可 以 容 易 地 测 出磁 流 变液 在 对 应 不同磁场强度下的剪切应力 。 关 键 词 ：测 试 装 置 ；剪 切 应 力 ； 磁 流 变 液
中 图分 类 号 ：Ｔ ４ Ｇ７ 文 献 标 识 码 ：Ａ
０ 引 言
在不 同磁 场强 度下 剪切应 力 的大小 是衡 量磁 流变
液性 能最 重要 的参数 。剪切应 力数 值越 高 。磁流 变液 的应用 范 围就越 广 。当磁流 变液 的成分 一定 时 ，在一 定 的 范围 内 ： 场强 度 的大小 决定剪 切应力 的大小 。 磁 我 们 研究 剪切 应力 的 目的就 是用最 合 理 的磁场 强度 实现
收 稿 日期 ： ２０ — ９ｌ ；修 回 日期 ：２ ０ 一ｌ０ ０ ６０ 一 ｌ ０ ７Ｏ 一９ 作 者 简介 ：茹秋 生 （ ７一 ． ．Ｕ西临 汾 人 ， 程 师 ． １ ０ ）男 Ｉ ９ 工 工学 硕 士 。
掉 磁场 ， 工件外露在 空气 中 ， 将 逐渐 往托盘中加沙子 ， 当 沙 子和托盘 的质量 之和达 到转轴极 限静扭 矩后 ， 转轴发 生轻微 转动 。此时沙子 和托盘 的质量乘 以转轴 的半径 ， 就是转轴 在此状态 下的极 限静扭 矩 。 然后 ， 将试 件的三 分之二 浸于磁流变 液中 ， 渐加大磁场 强度 ， 不同 的 逐 在 磁场 强度下 ， 重复往托 盘中加沙子 ， 直至转轴轻微转 动 ， 用 天平称 取此 时沙 子和 托盘 的质 量 ，再 乘 以转轴 的半 径 ， 到不 同的扭矩值 。 得 这样 就得到无 磁场和在不 同磁 场强度下不 同的极 限静扭 矩 。 些扭矩值 减去在空气 中 这 的扭 矩值 ， 就得到在不 同磁场强 度下磁 流变 液在静态下 的扭 矩值 。由材料力学 的知识 ，我们知道 圆轴圆截面边 缘处 的剪 切应力 和扭矩的关系 为卫 ： ］
要的。
１ 自行 设计 的测 量磁 流变 液剪切 应 力的装 置构成
１ １ 设 计 的基 本 前 提 ．
Ｍ１ ２的 内螺 纹 孑 。工 件 便 通 过 这 个 螺 孑 固定 在 转 轴 Ｌ Ｌ 上 。 由于转轴 的质 量不 是 很大且 长 度较短 ，一盘轴 承 就可 以保证 转轴 带 动工 件较 自由地转 动 。轴 承座 的上 边沿 固定 两个 滑轮 支架 总成 ，装 配 时应 保 证滑 轮的轮 槽 中心顶 部与 转轴 顶部槽 的底 部 在 同一水 平面上 ，同 时通过 转 动转轴 ，可 以使 转轴 顶 部槽 的 中心 线与 滑轮 轮 槽 的 中心 线重 合 ，之后 用 细绳从 转轴 顶部 的槽 和滑 轮 穿过 分两 侧垂 于下 方 ，绳 的末 端 分别 系 一质量较 小 的托盘 。另外 ，还应 注 意 的一 点是 ，为了 防止对磁 场 的干扰 ，除轴 承 和滑轮 支 架总 成部 分外 ，其 余 的所 有 零件 均采 用非 导磁 性材 料 。本套 装 置 中 ，支撑 杆 、转 轴 、 承座 及滑 轮材质 均 为尼 龙 ， 件 的材质 为硬铝 ， 轴 试 这样 就可 以在 最 大程度 上排 除装 置对 磁场 的干 扰 ，从 而保证 实验 结果 的准 确性 。
最 大 的剪切 应力 。 目前 ，一些 测量 磁流 变液 剪切应 力 的装 置 是 由黏
度计 改 造而 成 ，存在 着先 天 的不 足 ；另外 一些装 置在 测 量磁 流变 液 的剪切应 力 方 面也有 一定 的缺 陷 口 。因 ］ 而研 制 一 台能对 磁流变 液 的剪切应 力进 行 测量 的装置 无论 是从 理论 研究 角度 还 是从实验 实践 的角 度都 是必