磁流体粘度测试实验台的研制.pdfVIP

第十一届全国磁学和磁性材料会议论文集 磁流体粘度测试实验台的研制 叶荣昌+刘书进”杨志伊”高宏” ’北京科技大学材料学院北京 100083 008 ”中国矿业大学机电学院徐州221 摘要：本论文报道了一种新型磁流体粘度测试实验台，该实验台是基于旋转法粘度测试的基本 原理，采用内外筒结构形式，外加磁场与待测液体的流动剪切面相垂直，具有结构简单．操作方便的特 点，其测量精确较高，测试误差在2*以内，完全可以满足实际应用的需要，最后，用之对煤油基MnZnFe：0． 磁流体在霉磁场下的粘度进行了初步测定． 1．前言 磁流体又称磁性液体或铁磁流体，是～种具有超顺磁性的液态物质，在外加磁场的作用‘F可以被 控制、定位、定向与移动，是一种非常重要的液体功能材料。 磁流体作为一种具有磁性的流体，磁特性与流动性是其两个最基本的性质，关于磁特性的研究和 测试，人们进行的十分全面而深入，而关于其流体特性的研究和测试则相对较少。众所周知，磁流体 的许多应用与其流体性质是密切相关的，作为一种固液两相的混合物，磁流体在外加磁场的作用下可 以被磁化，这必然对其粘度特性产生直接影响，因此，对磁流体的粘度特性进行深入研究对于推动磁 流体有关应用研究的进展无疑具有十分重要的实用价值【l】。 我们在对国内外有关研究进行分析综合的基础之上，研制了新型的磁流体粘度测试实验台，该实 验台能够控制多个参数得变化，可以实现磁流体粘度的精确测定。 2．磁流体粘度测试实验台结构及基本原理 磁流体粘度测试实验台的外观形貌如图1所示，它是基于旋转法粘度测试的基本原理，采用I内#I- 筒结构形式，内筒在直流力矩电机的直接驱动下旋转，外筒固定。工作时，待测液体充满内外筒间隙， 通过内筒的旋转带动待测液体作剪切运动。待测液体作用于内筒表面的切应力将形成剪切阻力矩，该 力矩的大小与待测液体的粘度之间存在确定的关系，又由直流力矩电机的机械特性可知，其转速与力 矩之间存在简单的线性关系，根据上述关系，通过一系列变换，可以将待测液体的粘度与力矩之间的 关系转化为粘度与转速之间的关系，即口=f(n)，从而，通过对直流力矩电机转速的直接测定可以获 得待测液体的粘度值，关系式中的未知常数可用标准液体标定确定。 酮I 磁流体粘度潮试实验台的外观形貌 圈2磁流体粘度测试实验台磁路结构示意圈 为了确定外加磁场的变化对磁流体粘度的影响，采用如图2所示的磁路结构形式。外加磁场由永 久磁铁4提供，工作磁路由永久磁铁4、上极靴2、下极靴5、高导磁套筒1以及工作气隙6(即内外 苎±==曼全里壁芏塑壁竺苎翌全垫垒墨叁 ． 筒间隙)组成。磁通的空间分布如图中箭头所示。工作时，磁流体处于工作气隙之中，在内筒即高导 磁套筒带动下作旋转剪切运动。为了便于改变外加磁场的强度而又不致引起磁流体粘度测试实验台结 构尺寸的变动，永久磁铁采用如图所示的镶嵌式结构，通过改变镶嵌环3上永磁体的数量可使工作气 隙磁场在肛H之间变化。由于工作气隙的宽度相对于内筒外径而言足够小，因而，内外筒间隙磁通 密度的分布可以认为是均匀的Ill。另外，采用这种磁路结构形式，可使漏磁降低到最小，从而，避免 漏磁场对测试元件产生影响，确保测试结果的准确性。 3． 磁流体粘度测试实验台的测试精度分析 为了确定磁流体粘度测试实验台的测试精度，采用三种不同粘度的标准液体作为待测液体，对其 在20℃时的粘度进行测定，测试结果表1所示。 囊1标准液体粘度测定结果 标准液体 实际粘度 测定粘度 相对误差 标号 n n 20(eCmm‘s)20(g／mm·s) l 1．975 1．997 1．11％