磁梯度箍缩磁流变阀压降性能仿真分析

发布时间：2021-02-28 17:41

　　针对目前磁流变阀压降调节方式单一的不足,基于磁流变液磁梯度箍缩模式设计了一种液流通道截面积随外部磁场变化而变化的磁流变阀,阐述了磁流变阀的结构及工作原理,推导了压降数学模型。采用有限元法对磁梯度箍缩磁流变阀的磁场和流场进行仿真,分析了磁流变液入口速度、输入电流、液流通道半径对磁流变阀压降变化的影响规律。结果表明:磁流变阀在设计结构下产生高梯度磁场,能够有效控制液流通道的截面积大小;阀进出口压降随着液流入口速度、输入电流的增加逐渐增大,随着液流通道半径的增加而减小,其中液流入口速度影响最小,液流通道半径影响最大。当液流入口速度为1.5 m/s、输入电流为1.5 A、液流通道半径为0.5 mm时,磁梯度箍缩磁流变阀的压降可达1.89 MPa。 

【文章来源】：机床与液压. 2020,48(07)北大核心

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

磁感应强度图

磁梯度箍缩磁流变阀的结构形式如图1所示,磁流变阀主要有缸筒、阀芯(隔磁环、导磁环)、励磁线圈、端盖等零件组成。阀芯由导磁环和隔磁环交替串联组成,导磁环、隔磁环外部有励磁线圈缠绕,励磁线圈的两根导线先后通过阀端部导磁圆环引线槽和端盖上的引线孔引出。1.2 磁梯度箍缩磁流变阀的工作原理

磁路设计的好坏直接影响着磁流变阀的压降性能,为了直观地了解磁梯度箍缩磁流变阀的磁场分布情况,采用COMSOL多物理场有限元仿真软件对磁流变阀进行静态磁场仿真分析。考虑到磁梯度箍缩磁流变阀关于液流通道中心轴线对称,在不影响仿真精度的情况下,建立如图2所示的磁梯度箍缩磁流变阀的二维仿真模型以减少计算量。依据材料属性把模型分为磁流变液、隔磁环、导磁环、励磁线圈、缸筒5个区域,其中导磁环和缸筒分别采用相对磁导率较高的纯铁和20号钢材料;隔磁环采用不锈钢材料,具有良好的隔磁效果;线圈采用0.9 mm直径的漆包铜线,相对磁导率为1;磁流变液采用重庆材料研究院研发的MRF-J25T型磁流变液,该MRF相对磁导率随着磁感应强度的变化而变化,磁场特性由供应商提供。根据磁通连续性原理,给磁场施加磁力线平行的边界条件,同时忽略漏磁的影响;线圈施加电流密度的载荷。

【参考文献】：
期刊论文
[1]阻尼间隙可调式磁流变阀压降特性仿真分析及实验研究[J]. 胡国良,李海燕,喻理梵.  现代制造工程. 2016(08)
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本文编号：3056210