磁流变阻尼器摩擦磨损机理研究

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磁流变液(magnetorheological fluid)是一种对磁性敏感的智能材料。自1948年Rabinow在磁力离合器中率先引入磁流变液,历经70多年,磁流变液从开始的理论研究发展到了现如今的工程应用。由于在工程领域拥有很好的前景,依赖于场效应的阻尼器迫切需要对阻尼力进行半主动的控制,而其阻尼力却非常容易受到摩擦和温度的影响。就国内外研究现状,磁流变阻尼器的研究主要集中在磁场仿真、磁路设计、结构设计以及阻尼力理论计算等方面。因而,在设计磁流变阻尼器时,国内外目前除在结构设计时考虑了密封结构设计外,没有考虑密封结构寿命可靠性。而对影响磁流变阻尼器密封结构寿命可靠性的重要因素-磁流变液与密封圈的摩擦磨损还没有关注。磁流变液颗粒进入密封圈和活塞杆之间的移动副引发磨粒磨损,这种磨损不可忽视。本文将以某类型磁流变阻尼器的密封圈-活塞杆移动副为研究对象,对其密封摩擦磨损性能进行研究。(1)根据相关资料文献,对磁流变液摩擦学的发展现状及磁流变阻尼器的国内外研究进展进行系统阐述,同时对磁流变阻尼器密封及影响其性能的因素进行分析总结。(2)以组合密封圈特殊结构作为分析,以Hertz接触模型为理论基础,着重研究三体磨粒磨损情况,建立基于磁流变液的密封结构摩擦磨损模型。结合磨粒概率分布函数推导出密封结构摩擦系数变化规律。(3)为了验证理论模型和探究磁流变液与不同密封圈的摩擦磨损特性,搭建了往复运动实验台,并进行了详细描述,包括方案原理、硬件组成和软件设计等。(4)以一种磁流变阻尼器为例,对其进行了在恒定速度和频率下的无活塞往复运动实验分析,对比研究了磁流变液和甲基硅油对三种密封圈的摩擦磨损影响。探究了磁流变液作用下,密封圈的摩擦力与磨损量变化特征及磨损机理。本文将理论分析模型和实验验证相结合,研究了磁流变液颗粒带来的接触压力和磨损对密封圈的影响。这项研究不仅为磁流变阻尼器密封结构的改进提供了新的思路,而且为实现其阻尼力的精确控制提供了理论支撑。
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