低温液压油基纳米磁流体的制备与流变特性研究

如何在纳米磁流体的磁流变效应和沉降稳定性之间取得平衡是值得研究的问题,增大颗粒尺寸可能是解决这一问题很好的选择。采用可控的化学共沉淀法合成了粒径约为25 nm的Fe_(3)O_(4)磁性颗粒,并对其进行了物相分析和磁性能表征。以肉豆蔻酸为表面活性剂、RP4350型航空液压油为分散相制备了纳米磁流体,其在强磁场下能长时间保持稳定,适用温度范围为-35~95℃。研究了纳米磁流体磁流变特性随磁场强度和温度的变化规律。结果表明,在低温和强磁场的作用下,纳米磁流体具有更大的屈服应力,最高可达0.16 kPa,即使在屈服以后,样品也能表现出更强的磁黏效应。采用振幅扫描对纳米磁流体动态流变特性进行了测试。磁场强度的增大和温度的降低可以有效增强纳米磁流体的抗剪切能力,从而导致储能模量的升高;线性粘弹性(LVE)区、储存模量和损失模量的交叉点也均会向更高应变幅值移动。这些发现有助于大颗粒在纳米磁流体中的研究,可以为其在更宽温度中的应用提供指导。

纳米复合磁流变液制备与流变特性研究

利用纳米磁流体作为磁流变液的基础载液是提高磁流变效应的有效手段。然而,高稳定纳米复合磁流变液的制备仍然是一大难题,包括纳米磁流体的制备与复合颗粒的团聚问题。研究以硅烷偶联剂KH550为分散剂,制备了Fe_(3)O_(4)硅油基纳米磁流体,并通过分散剂共包覆工艺得到了新型纳米复合磁流变液。利用XRD、FI-IR、TEM、FE-SEM、VSM等手段对表面形貌、物相构成和磁性能进行了表征分析。研究了新型纳米复合磁流变液沉降稳定性和再分散性。结果表明,微米级颗粒的表面改性明显改善了纳米复合磁流变液的稳定性与再分散性,当纳米颗粒体积分数为8%时,沉降稳定性和再分散性达到最佳;新型纳米复合磁流变液表现出更佳的耐温性能,可在-40~120℃的温度范围内长期稳定。研究了新型纳米复合磁流变液的流变特性。结果表明,与传统磁流变液相比,纳米复合磁流变液表现出更高的离态粘度和磁流变效应,静态屈服应力和动态屈服应力均随纳米颗粒浓度和磁场强度的增大而增大。

基于磁流变转向器和离合器的传动系统

磁流变流体(MRF)是一种由磁性颗粒和载流体组成的功能性流体,这种流体可以在外加磁场影响下迅速且持续地改变自身黏度。磁流变转向器和离合器是将MRF与传统离合器、转向机构相结合的两种新型致动器。将两种新型致动器进行组合,设计了能满足扭矩要求、能够快速转换方向,并具有高响应性和反向驱动性的新型高性能传动系统原型。其中,磁流变离合器由带有盘片的驱动轴和从动轴组成,外置线圈用于控制内部MRF工作状态;磁流变转向器由锥齿轮、制动器和MRF组成;设计的传动系统共有4种工作状态:正向传动、反向传动和2种自由状态。仿真分析了其磁场的分布状态与理论输出扭矩/电流的关系,结果表明,该传动系统具有高响应速度特性,满足设计要求,可应用于汽车方向控制及动力传输。

磁流变液——一种新型的流体传动介质

液压系统中80％的故障是由于传动介质的问题而产生的,因而液压系统的发展一直伴随着传动介质的发展。传统的液体传动介质(矿物油、难燃型油等),其粘度只能在工作温度变化的情况下才有变化,而不能随工况变化自动调节。近四十年来出现了两种新型的流体传动介质一电流变液(ERF)和磁流变液(MRF),其粘度可以由电场或磁场控制无级变化。当这两种传动介质分别处在电场或磁场中时,能够在1ms之内从自由流动状态一直变到固态,而当电场或磁场移去之后又能立即恢复液态。这表明流体传动介质已经发展到了可控制流体阶段。

硅基磁流变粘弹性流体制备方法与流变学特性研究

针对磁流变液的静置沉降和磁流变弹性体控制范围小的问题,以六甲基二硅氧烷和聚二苯基硅氧烷的反应物作为磁流变材料的载体,加入特殊的添加剂,采用球磨分散方法,研制出了4种不同组分磁流变粘弹性流体(MRVF)样品。采用奥地利安东帕高级旋转流变仪(MCR-301)对上述样品进行了流变学性能测试。实验表明在剪切率为200s-1,磁感应强度为0～0.9T条件下,剪切应力的调节范围为5～120kPa;根据剪切应力与剪切率的关系曲线,采用高斯函数描述其本构模型,并运用最小二乘法辨识其模型参数;在25～80℃温度范围内测试了磁流变粘弹性流体的温度衰减特性,其剪切应力衰减不超过10%;经3个月静置观察,磁流变粘弹性流体的沉降率低于4%。

磁流变流体的磁流变效应

磁流变流体因其独特的磁流变效而具有十分广泛的应用前景 ,研究磁流变效应是制造磁流变材料和开发工程应用的关键问题。作者从理论和实验两方面 ,分析和研究了磁场强度、磁性介质微粒的体积百分比浓度、介质微粒大小对磁流变效应的影响。研究表明 ,磁流变效应不仅依赖磁场强度 ,而且与磁性介质微粒的体积百分率、粒子的大小有关 ,得到了理论和实验一致的结果 ,为工程开发和制造磁流变流体提供了可靠依据 。

分析磁流变流体屈服应力微观力学模型

剪切屈服应力是磁流变流体固化强度的重要指标之一,具有重要的工程意义。基于磁性物理学理论,从磁流变流体在磁场作用下铁磁性固体颗粒极化成链的微观结构出发,探讨磁流变流体中固体颗粒间的相互作用机理,分析研究颗粒间的相互作用力,建立了一种微观力学模型,可用于分析磁流变流体在外加磁场作用下屈服应力及其影响因素的作用效果,揭示磁流变效应的微结构机理,为磁流变流体的性能优化、工程开发及应用磁流变流体提供理论依据。

一种磁流变流体链化模型的研究

研究了磁流变液中颗粒的相互作用,分析了磁流变流体产生链状结构的原因,并推导出磁流变液体在外磁场作用下屈服应力公式。结果表明,当总的相互作用能为正时,颗粒间相互排斥,磁流变液分散稳定;当总的相互作用能为负时,颗粒间相互吸引,磁流变液快速聚团。在外磁场作用下,磁流变液体将发生磁团聚,该团聚为链状絮凝体,这是磁流变流体产生链状结构的主要原因。在外磁场作用下,磁流变液中磁性颗粒链状絮凝体的强度决定了磁流变液的动屈服应力,据此推导出的磁流变液动屈服应力的计算公式与现有的实验和研究结果吻合。

磁流变液及其在流体传动中的工程应用

磁流变液(MRF)是一种智能材料,在外加磁场的作用下,在毫秒级时间内从牛顿流体变成屈服应力较高的黏塑胶体,且这种转变可逆、连续、可控,因此,它有着很广的应用前景。该文主要介绍了磁流变液的组成、工作机理与流变特性,并综述了这种材料在液、气压系统中的应用研究与发展前景。

磁流变流体──新型智能流体材料

本文针对磁流变流体的发展概况、工作机理、流变特性及应用前景进行介绍，尤其在流变特性上同电流变流体和铁磁流体进行了比较，为人们了解和研究这种新型的智能流体材料提供了参考。

新型磁流变流体溢流阀的研究

作为一种智能材料，磁流变流体已经被用于振动和冲击控制、地震衰减控制、速度和加速度控制、无动作部件液压阀的设计以及光学元件研磨和抛光等领域。本文将磁流变流体用于溢流阀的设计，给出了磁流变流体溢流阀的结构及数学模型，并对新型溢流阀进行了仿真和试验研究。

磁流变液的流体动力学理论

在外加磁场作用下,磁流变液从牛顿流体变成了Bingham体,超过屈服应力开始流动,其的流变性(弹性、塑性、粘性)、磁化性、导电性、传热性以及其它的机械性质和物理学性质皆发生显著的改变。研究磁流变液在外加磁场作用下,流场分布规律随磁场强度变化的动态特性,建立磁流变液的流体动力学理论,对开发和设计磁流变器械至关重要。本文运用物理学和流体力学的基本理论,结合本构方程,考虑磁场对磁流变液的流动的影响,建立了磁流变液力磁耦合的流体动力学模型,给出了描述磁流变液流动的基本方程组。

纳米Fe_3O_4磁流变流体黏度特性的实验分析

纳米Fe3O4磁流变流体是内含8～10 nm Fe3O4微粒的磁流变流体。文章通过实验,给出了该流体的黏度与磁感应强度、Fe3O4颗粒的质量百分比的关系,定义了比磁感应强度;采用比磁感应强度来表示磁场发生器的能量用于产生该流体内部磁场强度的程度。并在实验的基础上,拟合出纳米Fe3O4磁流变流体磁导率的计算公式,同时得到一种计算其他纳米磁流变流体磁导率的方法。

磁流变流体挤压油膜阻尼器柔性转子系统动力特性的试验研究

通过测量不同激励条件下磁流变流体挤压油膜阻尼器(magnetorheological fluid squeeze filmdamper,简写为MRFSFD)转子系统的运动轨迹和不平衡响应,研究了MRFSFD转子系统的动力特性以及MRFSFD对转子系统动力特性的可控性和对转子系统的振动进行控制的有效性。结果表明MRFSFD的动力特性是可控的,在合理选择激励磁场的条件下MRFSFD能够有效地抑制转子系统的振动。MRFS-FD转子系统对激励的响应时间较长,这种阻尼器更适合对转子系统的振动进行半主动控制。利用MRFS-FD对转子的振动进行分段控制可以使转子系统平稳地通过多阶临界转速。

剪切型磁流变流体阻尼器——柔性转子系统动力特性的理论和试验研究

首先给出了剪切型磁流变流体阻尼器———柔性转子系统不平衡响应的试验结果,然后提出了磁流变流体阻尼器动力特性的一般模型,在基于Bing-ham流体模型的基础上从理论上研究了剪切型磁流变流体阻尼器———柔性转子系统的不平衡响应。理论结果虽与试验结果在定性上较为一致,但磁流变流体阻尼器的动力模型仍需改进。

气动位置控制磁流变流体制动器的研究

利用磁流变流体在外加磁场作用下的流变特性,设计了用于气动位置控制的磁流变流体制动器,给出了制动器结构及工作原理,采用磁场有限元分析方法,对制动器工作间隙中磁场分布及磁场强度进行了分析和计算,对制动器制动力特性进行了分析,对工作间隙中磁场强度及制动力进行了实验测试,对制动器动态制动特性进行了试验研究,并给出了提高制动精度的方法。

磁流体特性对磁流变火炮后坐阻尼器性能的影响

针对火炮后坐磁流变阻尼器的特点,以某单管25 mm火炮实验用磁流变阻尼器为研究对象,基于Herschel-Bulkley本构模型,建立了该炮磁流变后坐阻尼器的轴对称一维层流模型,获得了不同磁场作用下阻尼力随活塞速度的变化规律。运用火炮的后坐运动方程,计算了不同磁流体特性指数下,火炮的后坐位移和后坐速度。计算结果表明,磁流体特性指数的变化对磁流变后坐阻尼器的性能影响显著。

交变磁场下盘型磁流变流体阻尼器的动力特性

为了掌握交变磁场对基于剪切方式的盘型磁流变(MR)流体阻尼器动力特性的影响,试验研究了正弦磁场下支承在盘型磁流变流体阻尼器上的柔性转子系统的动力特性.通过测量不同磁场频率和强度下转子系统的运动轨道、振动时间历程和不平衡响应曲线,并与恒定磁场下的结果进行了比较.结果发现,磁场的频率对盘型磁流变流体阻尼器的动力特性有着显著的影响.随着磁场频率的增大,盘型磁流变流体阻尼器抑制转子振动的能力减小.当磁场的频率高于一个临界频率后,转子系统的动力特性与无磁场时的动力特性相同,正弦磁场不能够控制磁流变流体阻尼器的动力特性.磁场强度越大,正弦磁场的临界频率越高.

磁流变流体的两种新应用

磁流变流体的流变机理和磁流变流体的应用是目前各国学者研究的热门课题 。

盘型磁流变流体阻尼器悬臂转子系统响应时间测试

在不同的磁流变流体、激励方式、转子转速以及磁场强度情况下系统地测量了盘型磁流变流体阻尼器悬臂转子系统的响应时间。结果发现转子系统的响应时间由初始响应时间、快速响应时间和慢变响应时间3部分组成。转子系统的初始响应时间一般小于100ms，快速响应时间一般在50～400ms的范围内，两者均不可能为几个毫秒。初始响应时间及快速响应时间不仅与磁场强度、磁流变流体的组分和转子转速有关，而且还与激励方式有关。突加电流过程中的响应时间比去掉电流过程中的响应时间短。无论是在突加电流还是在去掉电流的过程中，都存在着一个由磁化或去磁过程引起的初始滞后时间。