CN104458203B - 一种活塞式磁流变液挤压流动动力学特性测试装置 - Google Patents

一种活塞式磁流变液挤压流动动力学特性测试装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种活塞式磁流变液挤压流动动力学特性测试装置，包括上法兰盘1、上端盖2、上连接螺栓3、上活塞杆4、活塞5、下活塞杆6、定位套筒7、励磁线圈8、下端盖9、下连接螺栓10、下法兰盘11以及多个密封圈，由所述的上端盖2、下端盖9以及定位套筒7形成的密闭的工作腔A，工作腔A内装有待测流体；所述的活塞5通过上活塞杆4和下活塞杆6的轴肩夹紧，活塞5设置在工作腔A内部，上活塞杆4和下活塞杆6上下运动，进而带动活塞5对工作腔A内的待测液体进行挤压；用于测试准静态、动态尤其是高频激振下磁流变液挤压流动动力学特性。

Description

一种活塞式磁流变液挤压流动动力学特性测试装置
技术领域
本发明属于动力学特性测试技术领域，具体涉及一种用于激振台上的活塞式磁流变液挤压流动动力学特性测试装置。
背景技术
磁流变液广泛应用于各种工程器械和设备中。磁流变液挤压模式下产生的压力比其他模式下产生的压力都要高，可用作隔离振幅小而动载荷较大的振动。其挤压流动动力学特性直接影响着应用设备的性能。目前对磁流变液挤压特性的研究大部分局限于静态、准静态过程或低频激励下的动态特性，对高频激励下磁流变挤压流动的动态特性研究比较缺乏。此外，对于测试装置自身的结构和材料对磁场磁路的影响及其对磁流变液挤压流动动力学特性的影响规律尚未阐明。
发明内容
本发明的目的是设计一种磁流变液或其他流体等面积挤压流动动力学特性的测试装置，尤其是高频激励下的磁流变液挤压流动动力学特性。
本发明通过以下技术方案实现：
一种活塞式磁流变液挤压流动动力学特性测试装置，包括上法兰盘1、上端盖2、上连接螺栓3、上活塞杆4、活塞5、下活塞杆6、定位套筒7、励磁线圈8、下端盖9、下连接螺栓10、下法兰盘11以及多个密封圈，由所述的上端盖2、下端盖9以及定位套筒7形成的密闭的工作腔A，工作腔A内装有待测流体；
所述的活塞5通过上活塞杆4和下活塞杆6的轴肩夹紧，活塞5设置在工作腔A内部，上活塞杆4和下活塞杆6上下运动，进而带动活塞5对工作腔A内的待测液体进行挤压；
所述上端盖2的上端盖光孔2a与上活塞杆4进行配合，对上活塞杆4进行密封和导向；所述的下端盖9的下端盖光孔9a与下活塞杆6配合，对下活塞杆6进行导向和密封；所述的下法兰盘11与下活塞杆6固定连接；所述的上端盖2与上法兰盘1固定连接；所述的上法兰盘1和下法兰盘11分别与振动试验台的固定部分和作动器进行固定连接；
所述的励磁线圈8固定安装于工作腔A外侧，通过下端盖9、定位套筒7和上端盖2的线圈定位光孔2b进行定位，励磁线圈8通电后在工作腔A内产生磁场。
所述的上活塞杆4和下活塞杆6采用隔磁材料，活塞5采用导磁材料；上端盖2和下端盖9采用导磁材料，形成磁场闭合回路，提高工作腔A处的磁场强度；同时上法兰盘1和下法兰盘11采用隔磁材料。
所述的下端盖9通过下连接螺栓10与上端盖2连接；所述下端盖9上还设有下端盖光轴9b，与上端盖2上的定位光孔2c形成同轴配合；
所述的下端盖9上还设有静密封槽9c，内部安装密封圈；所述的下端盖9上还设有引线孔9d和注入孔9e，引线孔9d利用密封胶实现密封，注入孔9e利用内六角螺栓和橡胶垫片进行密封。
所述的上活塞杆4与下活塞杆6通过螺纹进行连接，并通过上活塞杆光轴4c和下活塞杆光孔6c配合保证同轴度；所述下活塞杆6还设有下活塞杆配合光轴6d，与活塞5上的光孔配合保证同轴度，并通过轴肩压紧活塞5。
所述的上活塞杆4上设有上活塞杆上密封槽4a和上活塞杆下密封槽4b，所述下活塞杆6上设有下活塞杆上密封槽6a和下活塞杆下密封槽6b，所有密封槽内安装密封圈，对活塞杆4进行动密封。
可选地，所述的上端盖2和下端盖9上设置有凸台，凸台外表面加工有密封槽，密封槽和定位套筒7之间设有密封圈，对待测液体进行密封。
可选地，所述的上端盖2和下端盖9的内端面设置有密封槽，密封槽和定位套筒7之间设有密封圈，对待测液体进行密封。
可选地，所述的活塞5采用多组不同外径，实现不同有效面积的待测液体等面积挤压流动动力学特性测试。
可选地，所述的活塞5采用多组不同厚度，实现不同初始间隙的待测液体等面积挤压流动动力学特性测试。
本发明的工作过程如下：
首先，在工作腔A内装入待测磁流变液体；
然后将所述发明装置的上法兰盘1与振动试验台的载荷传感器连接，从而使整个测试装置悬挂固定。下法兰盘11与振动试验台的作动端连接，当振动试验台作动时，带动活塞组件做往复运动，完成活塞5对工作腔A内磁流变液体的双向挤压运动。振动试验台的载荷传感器实时监测并记录实验装置在试验中的响应和动力学特性。通过改变振动试验台输出的振动信号可以测试准静态的、动态的尤其是高频激振下的磁流变液挤压流动动力学特性；通过控制励磁线圈8的通电电流大小可以测试不同磁场强度下磁流变液挤压流动动力学特性；通过更换活塞可以测试不同挤压面积以及不同初始间隙的等面积磁流变液挤压流动动力学特性；亦可调整振动试验台的环境箱温度，研究温度对磁流变液挤压流动动力学特性的影响规律。
本发明的有益效果在于：
1、本发明装置可以用于测试准静态、动态尤其是高频激振下磁流变液挤压流动动力学特性；
2、本发明装置与现有的浸润式测试装置比较，采用了密闭结构，避免磁流变液与空气接触，避免了往复运动时溶解空气产生的空穴和气蚀，消除了空气对试验结果的影响。
3、本发明装置将活塞杆设计为上下两部分，利用挤压力固定活塞，活塞拆卸和更换方便，便于研究活塞挤压面积对磁流变液挤压流动动力学特性的影响规律；同时活塞杆采用隔磁材料，活塞采用导磁材料，优化了本发明装置的磁路，增强了磁流变液处的磁场强度；同时活塞杆上开有密封槽，用于安装O型密封圈，提高加工工艺性。
4、本发明装置活塞缸主体部分固定不动，活塞组件往复运动作双向挤压液体，避免了高频激振下大质量活塞缸惯性力的影响。
5、本发明装置的上端盖、下端盖和活塞采用导磁材料，形成高效的磁场闭合回路，提高了目标区域的磁场强度；同时上法兰盘和下法兰盘采用隔磁材料，有效避免了发明装置磁场对测试设备的干扰。
附图说明
图1为本发明的整体结构剖视图
图2为上法兰盘的剖面图
图3为上端盖的剖面图
图4为上活塞杆的正视图
图5为下活塞杆的局部剖面图
图6为下端盖的剖面图
图7为本发明的上端盖和下端盖设有凸台时的整体结构剖视图
图8为本发明的上端盖和下端盖设有密封槽时的整体结构剖视图
图中：
1、上法兰盘；2、上端盖；3、上连接螺栓；4、上活塞杆；5、活塞；
6、下活塞杆；7、定位套筒；8、励磁线圈；9、下端盖；
10、下连接螺栓；11、下法兰盘；
A、工作腔；a,b,c,d,e为密封圈；
1a、通气孔；2a、上端盖光孔；2b、线圈定位光孔；2c、定位光孔；
4a、上活塞杆上密封槽；4b、上活塞杆下密封槽；
4c、上活塞杆光轴；6a、下活塞杆上密封槽；
6b、下活塞杆下密封槽；6c、下活塞杆光孔；6d、下活塞杆光轴；
9a、下端盖光孔；9b、下端盖光轴；9c、静密封槽；
9d、引线孔；9e、注入孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细介绍。
如图1所示，本发明的一种活塞式磁流变液挤压流动动力学特性测试装置，包括上法兰盘1、上端盖2、上连接螺栓3、上活塞杆4、活塞5、下活塞杆6、定位套筒7、励磁线圈8、下端盖9、下连接螺栓10、下法兰盘11以及多个密封圈，由上端盖2、下端盖9以及定位套筒7形成的密闭的工作腔A，工作腔A内装有待测流体(磁流变液或者其他待测流体)；
所述活塞5设置在工作腔A内，活塞5通过上活塞杆4和下活塞杆6的轴肩夹紧，上活塞杆4和下活塞杆6上下运动，进而活塞5对工作腔A内的待测液体进行挤压；
所述上法兰盘1和下法兰盘11与振动试验台进行连接；
如图2所示为所述上法兰盘1的剖视图，可见其侧壁上加工有通气孔1a；
所述上端盖2与上法兰盘1通过上连接螺栓3连接；如图3所示，所述上端盖2设计为长筒状，同时起到外缸筒的作用；所述上端盖2的上端盖光孔2a与上活塞杆4进行配合，对上活塞杆4进行密封和导向；
所述励磁线圈8固定安装于下端盖9上，通电后在工作腔A内产生磁场,同时通过上端盖2的线圈定位光孔2b进行定位；所述励磁线圈8内侧设置有定位套筒7，对励磁线圈8进行定位；
如图6所示，所述下端盖9的下端盖光孔9a与下活塞杆6配合，对下活塞杆6进行导向和密封；所述下端盖9上还设有下端盖光轴9b，与上端盖2上的定位光孔2c形成同轴配合；
所述下端盖9通过下连接螺栓10与上端盖2连接；
所述下法兰盘11通过螺纹与下活塞杆6进行连接；
所述下端盖9上还设有静密封槽9c，用于安装密封圈，实现装置的静密封；
所述下端盖9上还设有引线孔9d和注入孔9e，引线孔9d利用密封胶实现密封，注入孔9e利用内六角螺栓和橡胶垫片进行密封；
优选地，所述的上活塞杆4和下活塞杆6采用隔磁材料，活塞5采用导磁材料；上端盖2和下端盖9采用导磁材料，形成高效的磁场闭合回路，提高了目标区域的磁场强度；同时上法兰盘1和下法兰盘11采用隔磁材料，有效避免了本发明装置磁场对测试设备的干扰。
所述上活塞杆4与下活塞杆6通过螺纹进行连接，并通过上活塞杆光轴4c和下活塞杆光孔6c配合保证同轴度；所述下活塞杆6还设有下活塞杆配合光轴6d，其与活塞5上的光孔配合保证同轴度，并通过轴肩压紧活塞5。
优选的，如图4和图5所示，所述上活塞杆4上设有上活塞杆上密封槽4a和上活塞杆下密封槽4b，所述下活塞杆6上设有下活塞杆上密封槽6a和下活塞杆下密封槽6b，用于安装密封圈，实现活塞杆动密封。
优选的，所述活塞5设计为不同外径可以实现不同有效面积的磁流变液等面积挤压流动动力学特性测试，所述活塞5设计为不同厚度可以实现不同初始间隙的磁流变液等面积挤压流动动力学特性测试。
可选的，上端盖2与上法兰盘1的连接方式可以是螺纹连接，过盈连接，焊接；上端盖2与下端盖9的连接方式可以是螺纹连接，过盈连接，焊接；
可选的，安放密封圈a、b、c、d的密封槽可以设在上端盖2和下端盖9上，安放密封圈d的密封槽可以设在上端盖2上；
可选的，如图7所示，所述的上端盖2和下端盖9上设置有凸台，凸台外表面加工有密封槽，密封槽和定位套筒7之间设有密封圈，对待测液体进行密封。可防止待测液体进入到励磁线圈8中，降低励磁线圈引线孔9d的密封要求，简化装配工艺；
可选的，如图8所示，所述的上端盖2和下端盖9的内端面设置有密封槽，密封槽和定位套筒7之间设有密封圈，对待测液体进行密封。加工工艺性好，并且能够防止待测液体进入到励磁线圈8中，降低励磁线圈引线孔9d的密封要求，简化装配工艺。
本发明的工作过程如下：
首先，在工作腔A内装入待测磁流变液体；
然后将所述发明装置的上法兰盘1与振动试验台的载荷传感器连接，从而使整个测试装置悬挂固定。下法兰盘11与振动试验台的作动端连接，当振动试验台作动时，带动活塞组件做往复运动，完成活塞5对工作腔A内磁流变液体的双向挤压运动。振动试验台的载荷传感器实时监测并记录实验装置在试验中的响应和动力学特性。通过改变振动试验台输出的振动信号可以测试准静态的、动态的尤其是高频激振下的磁流变液挤压流动动力学特性；通过控制励磁线圈8的通电电流大小可以测试不同磁场强度下磁流变液挤压流动动力学特性；通过更换活塞可以测试不同挤压面积以及不同初始间隙的等面积磁流变液挤压流动动力学特性；亦可调整振动试验台的环境箱温度，研究温度对磁流变液挤压流动动力学特性的影响规律。

Claims (7)

1.一种活塞式磁流变液挤压流动动力学特性测试装置，包括上法兰盘(1)、上端盖(2)、上连接螺栓(3)、上活塞杆(4)、活塞(5)、下活塞杆(6)、定位套筒(7)、励磁线圈(8)、下端盖(9)、下连接螺栓(10)、下法兰盘(11)以及多个密封圈，其特征在于：
由所述的上端盖(2)、下端盖(9)以及定位套筒(7)形成的密闭的工作腔(A)，工作腔(A)内装有待测流体；
所述的活塞(5)通过上活塞杆(4)和下活塞杆(6)的轴肩夹紧，活塞(5)设置在工作腔(A)内部，上活塞杆(4)和下活塞杆(6)上下运动，进而带动活塞(5)对工作腔(A)内的待测液体进行挤压；
所述上端盖(2)的上端盖光孔(2a)与上活塞杆(4)进行配合，对上活塞杆(4)进行密封和导向；所述的下端盖(9)的下端盖光孔(9a)与下活塞杆(6)配合，对下活塞杆(6)进行导向和密封；所述的下法兰盘(11)与下活塞杆(6)固定连接；所述的上端盖(2)与上法兰盘(1)固定连接；所述的上法兰盘(1)和下法兰盘(11)分别与振动试验台的固定部分和作动器进行固定连接；
所述的励磁线圈(8)固定安装于工作腔(A)外侧，通过下端盖(9)、定位套筒(7)和上端盖(2)的线圈定位光孔(2b)进行定位，励磁线圈(8)通电后在工作腔(A)内产生磁场；
所述的活塞(5)采用多组不同外径，实现不同有效面积的待测液体等面积挤压流动动力学特性测试；
所述的活塞(5)采用多组不同厚度，实现不同初始间隙的待测液体等面积挤压流动动力学特性测试。
2.根据权利要求1所述的一种活塞式磁流变液挤压流动动力学特性测试装置，其特征在于：
所述的上活塞杆(4)和下活塞杆(6)采用隔磁材料，活塞(5)采用导磁材料；上端盖(2)和下端盖(9)采用导磁材料，形成磁场闭合回路，提高工作腔(A)处的磁场强度；同时上法兰盘(1)和下法兰盘(11)采用隔磁材料。
3.根据权利要求1所述的一种活塞式磁流变液挤压流动动力学特性测试装置，其特征在于：
所述的下端盖(9)通过下连接螺栓(10)与上端盖(2)连接；所述下端盖(9)上还设有下端盖光轴(9b)，与上端盖(2)上的定位光孔(2c)形成同轴配合；
所述的下端盖(9)上还设有静密封槽(9c)，内部安装密封圈；所述的下端盖(9)上还设有引线孔(9d)和注入孔(9e)，引线孔(9d)利用密封胶实现密封，注入孔(9e)利用内六角螺栓和橡胶垫片进行密封。
4.根据权利要求1所述的一种活塞式磁流变液挤压流动动力学特性测试装置，其特征在于：
所述的上活塞杆(4)与下活塞杆(6)通过螺纹进行连接，并通过上活塞杆光轴(4c)和下活塞杆光孔(6c)配合保证同轴度；所述下活塞杆(6)还设有下活塞杆配合光轴(6d)，与活塞(5)上的光孔配合保证同轴度，并通过轴肩压紧活塞(5)。
5.根据权利要求1所述的一种活塞式磁流变液挤压流动动力学特性测试装置，其特征在于：
所述的上活塞杆(4)上设有上活塞杆上密封槽(4a)和上活塞杆下密封槽(4b)，所述下活塞杆(6)上设有下活塞杆上密封槽(6a)和下活塞杆下密封槽(6b)，所有密封槽内安装密封圈，对活塞杆(4)进行动密封。
6.根据权利要求1所述的一种活塞式磁流变液挤压流动动力学特性测试装置，其特征在于：
所述的上端盖(2)和下端盖(9)上设置有凸台，凸台外表面加工有密封槽，密封槽和定位套筒(7)之间设有密封圈，对待测液体进行密封。
7.根据权利要求1所述的一种活塞式磁流变液挤压流动动力学特性测试装置，其特征在于：
所述的上端盖(2)和下端盖(9)的内端面设置有密封槽，密封槽和定位套筒(7)之间设有密封圈，对待测液体进行密封。
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