不同粒径SiO_2粒子对磁流变液性能的影响

分别以不同粒径的SiO2粒子作为触变剂,以羰基铁粉为磁性颗粒,制备了矿物油基磁流变液。通过测量零场粘度、流变曲线、沉降率,以及摩擦系数等,考察了SiO2的粒径对磁流变液流变特性、稳定性以及摩擦学性能的影响。实验结果表明,(1)中等粒径的SiO2作为触变剂会明显增加磁流变液的零场粘度;(2)小粒径SiO2粒子的填补空隙作用,使得磁流变液在强磁场下磁致剪切应力明显增强;(3)磁流变液的沉降稳定性随着粒径的增大而明显改善,再分散性能下降;(4)较大粒径(100 nm)的SiO2粒子的磁流变液表现出良好的减摩性能。     

单一粒径与两种粒径羰基铁粉磁流变液特性的实验比较研究

通过控制球磨时间,用球磨机球磨出不同粒径的羰基铁粉,制得单一粒径磁流变液8组和两种粒径磁流变液6组。采用旋转流变仪对磁流变液的零场粘度和剪切强度进行了测试。结果表明,在相同磁场强度下,两种粒径磁流变液的剪切强度比单一粒径磁流变液的有明显提升,提升效果与颗粒的成份密切相关,且其零场粘度和沉降稳定性与单一粒径的差别很小。     

硅油端基对草酸氧钛电流变液性能的影响

以草酸氧钛纳米颗粒为分散相,以粘度相近、端基不同的硅油(羟基硅油、甲基含氢硅油、二甲基硅油)为基液制备电流变液,测试其剪切屈服强度、零场粘度、漏电流密度、剪切稳定性、沉降稳定性,以研究硅油端基结构对电流变液性能的影响。测试结果表明,以极性端基能够提高电流变液的剪切屈服强度、电流变效率及沉降稳定性,但导致漏电流密度增大;空间位阻作用较小的端基能够提高电流变液的剪切屈服强度、电流变效率,降低漏电流密度,但导致沉降稳定性变差。     

颗粒包覆厚度对磁流变液性能的影响

为了研究磁性颗粒包覆厚度对磁流变液性能的影响,通过改变水溶液中聚乙烯醇的浓度来获取不同包覆厚度的磁性颗粒,以此配制磁流变液;对包覆颗粒的表面形貌、粒径及静磁性能进行表征,并测试不同包覆厚度的磁性颗粒制备的磁流变液的零场黏度、剪切屈服应力和沉降稳定性性能。结果表明:颗粒包覆厚度对磁流变液的零场黏度影响不大,对剪切屈服应力影响作用由弱到强再减弱;包覆层厚度增大,大颗粒团聚物更易形成,导致磁流变液沉降稳定性降低。     

脂肪酸对磁流变液沉降稳定性影响的研究

以羰基铁粉为悬浮相,油酸、月桂酸、硬脂酸和聚丙烯酸为添加剂制备硅油基磁流变液,分析了脂肪酸对羰基铁粉Zeta电位和磁流变液零场黏度的影响,研究了不同种类脂肪酸对磁流变液沉降稳定性能的影响。结果表明:聚丙烯酸能够同时增大羰基铁粉的Zeta电位和磁流变液的零场黏度,对磁流变液的沉降稳定性具有较为显著的增强作用,而月桂酸和硬脂酸处理羰基铁粉的Zeta电位绝对值低,制得磁流变液的沉降稳定性能较差。     

采用油酸和月桂酸改进磁流变液稳定性的实验研究

鉴于油酸和月桂酸2种表面活性剂对磁流变液稳定性所起到的不同的作用,制备了若干种不同配比的以油酸和月桂酸共同添加的磁流变液,测量它们的零场粘度、力学性能和沉降率-时间曲线,研究了月桂酸、油酸和羰基铁粉3种成分的含量对于磁流变液稳定性和力学性能的影响。结果表明合理的添加油酸和月桂酸对于制备零场粘度小且稳定性优良的磁流变液具有显著的效果。     

二聚酸对磁流变液流变性能及稳定性的影响

以羰基铁粉作为悬浮介质,硅油为分散相,二聚酸为表面活性剂制备了磁流变液,使用MCR 302流变仪对磁流变液进行稳态剪切,考察了二聚酸种类及含量对磁流变液流变性能的影响,并通过自然沉降法对体系沉降稳定性进行测试。结果表明,二聚酸组分内的二聚体、三聚体可有效在磁流变液内部,与羰基铁粉颗粒建立吸附连接,形成空间结构,从而影响磁流变液的流变性能及沉降性能。     

纳米硅酸镁锂对磁流变液性能的影响

以纳米硅酸镁锂、羰基铁粉、硅油等原料制备了一种稳定性好的磁流变液.用振动样品磁强计、扫描电子显微镜、比表面分析仪分别测试了羰基铁粉的磁性能、表面形貌和粒径;用磁流变仪测试了磁流变液的表观粘度和磁致剪切应力;用静置沉降法分析了磁流变液的沉降稳定性.结果表明:纳米硅酸镁锂具有良好的粘度调节功能,用其制备的磁流变液具有触变性,抗沉降性,更大的磁致剪切应力;得出了纳米硅酸镁锂浓度与磁流变液粘度和磁致剪切应力的定量关系.     

基于弹性胶泥的新型高性能可压缩磁流变液

使用基于高粘度(≥200 Pa·s)线性聚硅氧烷的弹性胶泥作为磁流变液的载体液,研制了一类主要用于重型设备减振的新型磁流变材料——磁流变弹性胶泥。合成了三种粘度的弹性胶泥,并制备了相应的磁流变弹性胶泥样品。用傅立叶变换红外光谱技术对弹性胶泥样品进行了检测,并研究了磁流变弹性胶泥的可压缩性。结果表明,所研制的磁流变弹性胶泥在30 d观测期内无明显沉降,表现出优异的磁流变效应(磁通密度为0.54 T时基于800 Pa·s,60%质量分数样品的剪切屈服应力约为120 k Pa,零场时的15.4倍,甚至在高磁场下超过了流变化的初测试极限)。在流变曲线上首次发现一种特殊的"V形槽磁流变效应",从弹性胶泥特殊螺旋高分子链结构角度分析了其机理及其对磁流变弹性胶泥性能的影响。     

羰基铁粉表面有机改性及其对磁流变液性能的影响

为了改善羰基铁粉与硅油的相容性,提高磁流变液的沉降稳定性,选用硅烷偶联剂为表面改性剂,采用分散聚合法对羰基铁粉进行表面改性。通过傅立叶红外光谱、扫描电子显微镜、激光粒度分析仪等手段对改性前后羰基铁粉的结构、形貌和粒径进行了表征。同时还以改性前后的羰基铁粉为悬浮相,以硅油为分散相制备磁流变液。研究结果表明,改性后的羰基铁粉表面吸附有偶联剂,其粒径增大了2.4倍,与硅油有良好的亲和性,采用改性后的羰基铁粉可以显著改善磁流变液的沉降稳定性,同时偶联剂的添加会增大磁流变液的粘度,但是对流变性能影响较小。     

基于羰基铁磁流变液的摩擦磨损性能研究

采用四球摩擦磨损试验机考察了负荷和转速对某种实用型羰基铁磁流变液的摩擦系数和磨斑直径的影响，测定了磁流变液的最大无卡咬负荷PB和烧结负荷PD，用扫描电子显微镜观察了磨痕表面形貌，探讨了磁流变液的摩擦磨损特性。结果表明，磁流变液的摩擦磨损性能随负荷和转速的增大而增加。负荷的高低决定磨粒磨损的机理，而转速的大小决定同种机理下磨粒磨损的程度。低负荷下为微观切削，高负荷下为粘着磨损和疲劳磨损。该磁流变液的PB和PD值分别为294N和1569N。     

高性能磁流变液悬浮相表面改性的研究

对悬浮相铁粉的表面进行镀镍和渗氮,从而改善磁流变液的性能。通过扫描电镜分析、热重分析、XRD分析、磁化特性分析,发现镀镍和渗氮可以提高铁粉的抗氧化性,渗氮后粒子表面形成1层Fe4N。摩擦性能的分析表明渗氮后提高了磁流变液的耐磨性。     

磁流变液触变性评价指标研究

实验研究了可用于磁流变液触变性的评价指标。研究表明,基于表观粘度与剪切速率曲线得到的触变破解指数,测试简便且重复性好,可作为磁流变液触变性能的评价指标。触变环的测试数据具有良好的稳定性,含有丰富的材料性能信息,也可作为磁流变液触变性的评价指标,且较低的剪切速率以及较低的持续时间,易于得到较为显著的触变环。     

Semi-active control of metal foam magnetorheological damper

A new type of foam metal magnetorheological damper is designed, and its performance in semi-active control is investigated. At first, magnetorheological fluid is stored in the pore of metal foam, and with the action of magnetic field, magnetorheological fluid is extracted from metal foam, and then fills up the shear gap to produce magnetorheological effect. The magnetic field density in the shear gap is studied by the software Ansys finite element method, the magnetic flux density in the working gap is obtained in the different exciting current. A testing rig, including the vibration generator, laser displacement sensor, proportion integration differentiation control and cantilever beam, is built to investigate the semi-active control performance of metal foam magnetorheological fluid damper. The result indicates that metal foam magnetorheological fluid damper has a good controllable damping property. When the exciting current is about compared with the vibration amplitude of cantilever beam magnetorheological fluid damper the vibration amplitude without foam metal magnetorheological fluid, the displacement of cantilever beam decreases by 44.4 %, which validates the semi-active control effect of the foam metal magnetorheological fluid damper.     

A Novel Preparation Process for Magnetorheological Fluid with High Sedimentation Stability

We report the preparation of a high-performance magnetorheological (MR) fluid by using silane coupling agent and bentonite as additives at appropriate contents determined by a series of experiments. We also adopted a new preparation process that was optimized through an orthogonal experimental design. The effects of process parameters on the sedimentation stability of the MR fluid were determined. Sedimentation ratio, apparent viscosity, and yield stress were measured to evaluate the performance of the MR fluid prepared by the optimized process. Results indicated that the MR fluid exhibited enhanced sedimentation stability when the silane coupling agent and bentonite mass fractions were 2.88% and 3.60%, respectively. Moreover, the effect of the second stirring process on sedimentation stability was found to be more important than the first. The optimal preparation parameters determined for the high-performance MR fluid are as follows: first and second stirring temperature of 20°C, first stirring time of 5 min, second stirring time of 5 h, and first and second stirring rotation speed of 2000 rpm.     

磁流变抛光高精度光学表面中的工艺参数

对磁流变抛光进行高精度光学表面加工中必须考虑和控制的7类参数,即磁流变液黏度、磁场强度、磁流变液流量、抛光轮转速、锻带厚度、切深以及抛光斑点特性进行分析和优化,得出单因素条件下材料的去除量总是同这7类参数的变化存在一定的内在联系．在分析和优化磁流变抛光过程中这些参数的基础上,采用自研的KDMRF-1000机床对一块K4材料口径100mm的平面镜进行了抛光加工实验．经过两次循环大约200min的抛光后．面形误差值由最初的峰谷值（PV）为262nm,均方根值（RMS）为49nm收敛到最终的PV为55nm,RMS为5．7nm实验中面形误差的收敛表明：只要掌握了磁流变抛光过程中的这7种参数的变化规律,就能充分利用磁流变抛光技术,为高精度光学表面的加工提供可靠的保障．     

考虑壁面滑移的磁流变胶泥缓冲器设计理论与落锤冲击试验

为提高汽车碰撞磁流变缓冲器力学模型的准确性,实现冲击作用下磁流变缓冲器动态特性的高精度预测,基于Herschel-Bulkley模型,同时考虑表观滑移和壁面滑移,建立了缓冲器理论力学模型。通过分析表观滑移和壁面滑移对缓冲器阻尼通道内部压力梯度的影响,结果表明,载液黏度较低时,受表观滑移影响,阻尼通道内部压力梯度有所降低,且在低速下影响更加显著;随着载液黏度的增加,在表观滑移作用下压力梯度有所增加,但对总体影响不大;壁面滑移使通道内部压力梯度明显降低,且随着滑移系数的增加,压力梯度变化更为显著;不同电流、冲击速度下的缓冲器落锤冲击试验表明,理论模型能够较好地预测、表征磁流变缓冲器的力学特性;磁流变胶泥在通道内流动主要受壁面滑移的影响,未出现明显的表观滑移。     

铁粒子多分散系统磁流变液的制备和性能研究

磁流变液是铁磁性颗粒分散到低粘度的油中形成的稳定的悬浊液。其扩散特性主要由颗粒本身的物性和颗粒间的相互作用而决定。为了更好的控制颗粒间的相互作用,我们加入同样物性,但尺寸更小的颗粒,以调控悬浊液的流动特性。研究显示,在高体积百分比的磁流变液中加入亚微米尺寸的铁颗粒可以显著改善流体在没有外加磁场情况下的流动特性。受范得华力影响,加入的小颗粒首先附着在大颗粒周围,形成组装体,组装体间范得华力较小,从而有效降低了流体粘度。流体的粘度随着小颗粒在大颗粒上附着的比例不同而变化。随着小颗粒的增加,流体中铁颗粒的体积百分比增加,从而提高了磁流变液在磁场中的屈服应力,增强了磁流变液的磁流变效果。     

多极式磁流变离合器温度场仿真与实验研究

针对磁流变离合器在滑差工作时因内部热量聚集而造成传递力矩下降甚至磁流变液失效的问题,采用仿真与实验相结合的方法对一种励磁线圈与永磁体相叠加的多极式磁流变离合器的温度分布特性进行研究。首先,分析了多极式磁流变离合器的热量来源,并建立了其温度场数学模型。然后,利用有限元模拟方法对多极式磁流变离合器在自然散热与强制风冷散热条件下的温度场进行了仿真分析。最后,通过搭建多极式磁流变离合器实验平台开展了温度特性测试实验。结果表明：多极式磁流变离合器在自然散热条件下连续滑差运行时,允许的最大滑差功率为160~170 W;在强制风冷散热条件下连续滑差运行时,允许的最大滑差功率为730~830 W;若瞬时滑差功率为3 000 W,则在磁流变液不失效的情况下允许的滑差时间为280 s。无论是瞬态还是稳态工况,多极式磁流变离合器的最低温度均出现在远离外壳体的动力输入盘轴端处,最高温度出现在第2个磁流变液工作间隙处。当采用强制风冷散热方式时,多极式磁流变离合器的温升速度降低,从而可延长其滑差运行时间。研究结果为磁流变装置的温度分布特性研究提供了理论参考。     

选粉机颗粒运动的非稳态仿真与出口产量模拟

为了考察颗粒在立磨选粉机内的运动特性,并对选粉机的出口产量进行定量分析,利用计算流体动力学分析软件,对选粉机内的颗粒运动进行基于雷诺应力模型和离散相模型的非稳态数值模拟,通过对颗粒运动的实时仿真,模拟颗粒的分级过程。结果表明,选粉机出口产量随风量和转笼转速变化的规律与理论分析相一致;风量与转笼转速对出口产量影响的趋势与数值模拟的相对误差在10%以内。