为了研究开槽盘式磁力耦合器径向不对中时的传动性能,以等效磁荷理论为基础,将运动中切割磁力线产生磁场的铜导体涡流区域等效成永磁体,结合库伦定律,建立开槽盘式磁力耦合器径向不对中时的输出转矩计算模型;通过有限元软件对开槽盘式磁力耦合器径向不对中时的磁感应强度、铜层功率损耗、输出转矩进行有限元分析,确定了耦合器径向不对中量所允许的最大值。研究结果表明,随着径向不对中量的增大,磁力耦合器工作过程中的感应磁场减小,从而引起耦合器最大磁感应强度增大,铜层功率损耗以及输出转矩逐渐减小;同时,二者随时间变化的曲线波动也越来越显著,当径向不对中量不超过6 mm时,开槽盘式磁力耦合器工作过程中依然能够保证较为准确地输出转矩,其转矩波动也相对稳定。

针对目前国内外磁粉检测标准中关于磁轭提升力几个问题进行分析讨论,其中包括:提升力指标的意义作用、磁轭提升力的适用范围、磁轭提升力指标与磁化规范相互关系、工件厚度与表面磁感应强度关系和整流磁轭相同提升力指标要求下的磁化规范等.

为降低煤矿井下工作面的粉尘浓度和高温热害的影响,设计出一种以降尘为主、降温为辅的节能型低温磁化水降尘系统,并利用喷雾试验装置对该系统进行了模拟试验。结果表明:随着试验水压的增加,相对降尘率先增高后降低,磁感应强度对降尘率的影响也呈现类似趋势;当试验水压达到2～3 MPa,磁感应强度达到170 m T时,系统的磁化效果最佳。该系统实现了矿井高温工作面降温、降尘的双重目标,水的利用率也得到大幅提高。

为提高磁流体密封耐压能力,在传统磁流体密封结构基础上提出一种新型变齿磁流体密封结构。基于磁流体密封耐压理论,利用ANSYS Maxwell软件对新型变齿结构密封间隙内磁感应强度大小分布进行研究,采用控制变量法分析变齿宽系数、变齿高系数2个因素单独及共同对磁流体密封耐压性能的影响。结果表明:随着变齿宽系数的增加磁流体密封耐压能力先增加后减小;随着变齿高系数的增加磁流体密封耐压能力逐渐减小;变齿宽系数及变齿高系数两因素共同作用时,在变齿高系数及变齿宽系数均为1.1的情况下磁感应强度差最大,密封耐压性能最好。

磁流变液(MRF)的力学性能与其微结构密切相关,而其微结构的形成与演化受多种因素的影响。研究了静磁场和剪切作用下磁流变液微结构的形成与演化。在静磁场作用下,分析了颗粒体积分数和磁感应强度对其微结构的影响;在剪切作用下,观测了微结构的动态演化过程。实验结果表明,在相同磁感应强度下,随着颗粒体积分数的增加,通链数目逐渐增多,孤立链减少,且由相互独立的单链转变为相互聚集的束链,在相同颗粒体积分数下,随着磁感应强度的增加,颗粒链的间距增大,链的聚合度明显提高;在剪切过程中,成功地捕捉到了磁流变液颗粒链从形成→拉伸→断裂→重组的动态演化过程,当该过程达到动态平衡时,为磁流变液提供了稳定的抵抗宏观剪切的能力。

对一种新型磁流变液传动器件——磁流变液联轴器的磁场进行了有限元分析,研究了工作区的间隙对磁流变液联轴器磁感应强度和剪切应力的大小及分布的影响。通过分析表明,当工作区间隙由0.2mm增加到2.0mm时,工作区的磁感应强度逐渐减小,而磁感应强度和剪切应力沿长度方向的分布却逐渐趋于均匀,磁感应强度最大值与最小值之差由0.65T减小到0.35T;无论是当工作区磁流变液的磁场达到饱和时,还是当磁感应强度使剪切应力达到屈服值时,剪切应力都不会再随磁感应强度升高而增大。通过计算可知,对于所研究的直径与长度之比为5/7的磁流变液联轴器,当工作区间隙由0.2mm增加到2.0mm时,它所能传递的工作扭矩仅降低25%。因此在设计其磁场时应综合计及加工、安装精度及生产成本等因素合理选择工作区的间隙,推荐选用1.2mm左右的工作间隙。

针对圆筒式均匀间隙磁流变传动装置间隙内磁场强度不均匀的问题,提出将磁流变传动装置的均匀间隙改进为楔形间隙,设计出了圆筒式楔形间隙磁流变传动装置,推导了圆筒式楔形间隙磁流变传动装置的理论转矩公式,进行了磁场有限元模拟仿真,对比了均匀间隙与楔形间隙的差异,并分析讨论了楔角角度和间隙宽度对工作间隙的磁感应强度分布均匀性和输出转矩的影响,结果表明:在其他条件不变的情况下,当楔角角度为1.074°左右时,其工作间隙的磁感应强度分布最均匀;同时,楔角角度越小,输出转矩越大,均匀间隙的输出转矩最大。

为了探究润滑剂的使用对磁流变液的终端行为即屈服应力的影响,课题组采用球磨、基液置换的方式分别配制了含有石墨、二硫化钼、氮化硼、氢化蓖麻油和聚四氟乙烯等5种润滑剂的磁流变液样品;并利用自制的磁流变液屈服应力测试装置,在不同的磁感应强度下和整个沉降周期内,分别测量了它们单独添加及混合使用时的磁流变液剪切屈服应力。试验结果表明:聚四氟乙烯对于提高剪切屈服应力的影响最为明显;二硫化钼及石墨混合使用效果优于二者的单独使用。该研究表明润滑剂可以改善磁流变液的屈服应力但作用不尽相同,同时润滑剂的混合添加较单独使用效果更佳。

磁路结构设计的优劣决定了磁流变（MR）阻尼器的性能品质。应用ANSYS的参数化编程语言（APDL）对MR阻尼器的磁路结构进行参数化建模。通过设置磁路结构各尺寸为设计变量、以模型中最大磁感应强度值为约束条件、以阻尼通道间的最大磁感应强度值为目标函数进行优化分析。分析结果表明：优化后的磁路结构在阻尼通道处的磁感应强度提高了0.32倍且分布更加均匀;优化后磁路结构的体积减小了7%使磁路结构更加紧凑。说明APDL优化分析是一种设计磁路结构的切实高效的方法。

针对某特种液压缸内置磁致伸缩位移传感器发讯异常问题,使用ANSYSElectronics对磁环通过油管后的径向磁感应强度分布进行了仿真分析,同时,结合试验研究得出磁环磁感应强度经不同相对磁导率油管作用下的磁感应强度,仿真与试验结果基本一致。通过故障分析得出液压缸中油管铁磁性影响磁环磁感应强度分布,导致传感器发讯异常。分析油管的加工工艺,得出油管产生铁磁性的原因。通过优化油管加工工艺方法,消除了油管的铁磁性,解决了位移传感器发讯异常问题。