阅读说明：本技术 一种极坐标式磁流变阻尼器磁场测试装置 (Magnetic field testing device for polar coordinate type magnetorheological damper ) 是由 马梁 李子俊 范杰 于 2020-07-15 设计创作，主要内容包括：一种极坐标式磁流变阻尼器磁场测试装置。其包括结构主体、激励模块、两个调节模块和测量模块；本发明效果：实现了磁流变阻尼器多维度的测量工作,可以精确调节测量模块旋转角度、俯仰角度、轴向和径向进给长度等参数,便于在主轴减振阻尼器中测量磁流变液工作区域内的磁场强度。可以有效模拟各临界转速条件下的磁流变阻尼器减振控制情况,并测量磁流变阻尼器在动态工况下磁流变液各处的磁场强度。可以在磁流变阻尼器减振控制状态下,模拟航空发动机在翼工作状态中各种典型主轴不对中故障,通过控制磁流变阻尼器磁场强度大小改善主轴的异常振动情况,从而验证阻尼器设计性能参数。(A magnetic field testing device for a polar coordinate type magnetorheological damper. The device comprises a structure main body, an excitation module, two adjusting modules and a measuring module; the invention has the following effects: the multi-dimensional measurement work of the magnetorheological damper is realized, the parameters such as the rotation angle, the pitching angle, the axial and radial feeding length and the like of the measurement module can be accurately adjusted, and the magnetic field intensity in the working area of the magnetorheological damper can be conveniently measured in the main shaft vibration damper. The vibration reduction control condition of the magnetorheological damper under each critical rotating speed condition can be effectively simulated, and the magnetic field intensity of each part of the magnetorheological damper under the dynamic working condition is measured. The method can simulate various typical main shaft misalignment faults of an aircraft engine in a wing working state under the vibration attenuation control state of the magneto-rheological damper, and improve the abnormal vibration condition of the main shaft by controlling the magnetic field intensity of the magneto-rheological damper, so that the design performance parameters of the damper are verified.)

一种极坐标式磁流变阻尼器磁场测试装置

技术领域

本发明属于实验测试装置技术领域，特别是涉及一种多维度、多工况的极坐标式磁流变阻尼器磁场测试装置。

背景技术

磁流变阻尼器是一种半主动减振装置。在航空发动机主轴系统发生不对中故障情况时，磁流变阻尼器可以通过迅速调整电磁线圈的电流输出来控制其阻尼力大小。由于磁流变阻尼器灵敏的响应速度和宽泛的性能参数调节范围，使其具有较好的减振应用前景。如张松山采用挤压式磁流变阻尼器对磁轴承系统进行减振控制与优化、任衍坤在大转矩传动装置中采用了磁流变挤压制动器等诸多应用案例。

目前在磁流变装置的测量实验中，均采用手持特斯拉计的测量方法来评价磁流变液工作位置的磁场强度，但磁流变液往往处于狭小、干涉的规则空间内，导致仅能对于某些周边易达点处进行间接测量，难以与理论设计磁场的作用区域直接对应，从而大大降低了实验验证的真实性和精确性。同时，已有磁场测量手段无法完成阻尼器在工作状态时的测量任务，而静态测量所得磁场信息与复杂工况下的阻尼器使用要求差距较大。

综上，现有磁流变阻尼器磁场测试装置仍缺乏磁流变液全工作区域可调节测量与动态工况模拟再现的能力，从而导致磁流变阻尼器磁场测试实验失准，以致难以验证设计计算指标。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种极坐标式磁流变阻尼器磁场测试装置。

为了达到上述目的，本发明提供的极坐标式磁流变阻尼器磁场测试装置包括结构主体、激励模块、两个调节模块和测量模块；其中，结构主体包括基座、支承块、磁流变阻尼器、主轴、主支撑板、调节壳体和透明盖板；基座水平设置；主支撑板为倒L形结构，下端固定在基座的表面中部，上部向基座的左侧延伸；支承块设置在位于主支撑板上部下方的基座表面；调节壳体为中空圆柱体结构，水平设置在主支撑板上部和支承块之间，上下端圆周面上分别设有一个伸出梁，并且圆周面设有多个观测窗口；每个观测窗口上安装一块透明盖板；磁流变阻尼器包括角接触轴承、磁流变液、鼠笼弹性支座和线圈壳体；线圈壳体19的左端连接在调节壳体的右端；鼠笼弹性支座的右端安装在主支撑板的下部中间部位，且该端中心孔内设有角接触轴承，左端位于线圈壳体的内部；磁流变液填充在线圈壳体的内部；主轴的左端固定在角接触轴承的中心孔内，右端突出在基座的右侧上方；

激励模块包括联轴器、驱动电机、电机支座和支承座；支承座的下端固定在基座的右侧表面；驱动电机通过电机支座安装在支承座的上端，输出轴通过联轴器连接主轴的右端；

两个调节模块分别设置在调节壳体的上下方，每个调节模块包括调整升降台、旋转滑台和Y轴进给丝杠；Y轴进给丝杠的底面或顶面固定在支承块的顶面或主支撑板的上部底面上；旋转滑台的底面或顶面固定在Y轴进给丝杠的顶面或底面；调整升降台的底面或顶面固定在旋转滑台的顶面或底面，两个调整升降台的顶面或底面分别连接在调节壳体的两个伸出梁外端面上；

测量模块包括旋钮、角接触轴承、旋转台、X轴进给丝杠、升降台、角度进给丝杠、倒L形夹具和霍尔探头；角接触轴承安装在调节壳体的左端口处；旋钮设置在调节壳体的外部且右端固定在角接触轴承的中心孔内；旋转台位于调节壳体的内部且左端连接在角接触轴承的内侧面上；X轴进给丝杠固定在旋转台的表面上；角度进给丝杠的下端固定在X轴进给丝杠的顶面上；升降台的下端固定在角度进给丝杠的顶面上；倒L形夹具的上端固定在升降台的顶面上，下部位于升降台的右侧外部且下端夹持有一个霍尔探头，并且霍尔探头浸在线圈壳体内部的磁流变液中。

所述的透明盖板为翻盖结构。

所述的旋转台为阶梯状悬壁梁结构。

本发明的特点及产生的有益效果在于：

(1)本发明主要实现了磁流变阻尼器多维度的测量工作，可以精确调节测量模块旋转角度、俯仰角度、轴向和径向进给长度等参数，便于在主轴减振阻尼器中测量磁流变液工作区域内的磁场强度。

(2)本发明可以有效模拟各临界转速条件下的磁流变阻尼器减振控制情况，并测量磁流变阻尼器在动态工况下磁流变液各处的磁场强度。

(3)本发明可以在磁流变阻尼器减振控制状态下，模拟航空发动机在翼工作状态中各种典型主轴不对中故障，通过控制磁流变阻尼器磁场强度大小改善主轴的异常振动情况，从而验证阻尼器设计性能参数。

附图说明

图1是本发明提供的极坐标式磁流变阻尼器磁场测试装置中下部调节模块结构立体图。

图2是本发明提供的极坐标式磁流变阻尼器磁场测试装置中测量模块结构立体图。

图3是本发明提供的极坐标式磁流变阻尼器磁场测试装置结构立体图。

具体实施方式

以下结合附图并通过实施例对本发明的结构作进一步的说明。需要说明的是本实施例是叙述性的，而不是限定性的。

如图1至图3所示，本发明提供的极坐标式磁流变阻尼器磁场测试装置包括结构主体、激励模块、两个调节模块和测量模块；其中，结构主体包括基座1、支承块5、磁流变阻尼器、主轴14、主支撑板16、调节壳体17和透明盖板18；基座1水平设置；主支撑板16为倒L形结构，下端固定在基座1的表面中部，上部向基座1的左侧延伸；支承块5设置在位于主支撑板16上部下方的基座1表面；调节壳体17为中空圆柱体结构，水平设置在主支撑板16上部和支承块5之间，上下端圆周面上分别设有一个伸出梁，并且圆周面设有多个观测窗口；每个观测窗口上安装一块透明盖板18；磁流变阻尼器包括角接触轴承、磁流变液、鼠笼弹性支座13和线圈壳体19；线圈壳体19的左端连接在调节壳体17的右端；鼠笼弹性支座13的右端安装在主支撑板16的下部中间部位，且该端中心孔内设有角接触轴承，左端位于线圈壳体19的内部；磁流变液填充在线圈壳体19的内部；主轴14的左端固定在角接触轴承的中心孔内，右端突出在基座1的右侧上方；

激励模块包括联轴器20、驱动电机21、电机支座22和支承座23；支承座23的下端固定在基座1的右侧表面；驱动电机21通过电机支座22安装在支承座23的上端，输出轴通过联轴器20连接主轴14的右端；

两个调节模块分别设置在调节壳体17的上下方，每个调节模块包括调整升降台2、旋转滑台3和Y轴进给丝杠4；Y轴进给丝杠4的底面或顶面固定在支承块5的顶面或主支撑板16的上部底面上；旋转滑台3的底面或顶面固定在Y轴进给丝杠4的顶面或底面；调整升降台2的底面或顶面固定在旋转滑台3的顶面或底面，两个调整升降台2的顶面或底面分别连接在调节壳体17的两个伸出梁外端面上；

测量模块包括旋钮7、角接触轴承6、旋转台15、X轴进给丝杠9、升降台10、角度进给丝杠8、倒L形夹具11和霍尔探头12；角接触轴承6安装在调节壳体17的左端口处；旋钮7设置在调节壳体17的外部且右端固定在角接触轴承6的中心孔内；旋转台15位于调节壳体17的内部且左端连接在角接触轴承6的内侧面上；X轴进给丝杠9固定在旋转台15的表面上；角度进给丝杠8的下端固定在X轴进给丝杠9的顶面上；升降台10的下端固定在角度进给丝杠8的顶面上；倒L形夹具11的上端固定在升降台10的顶面上，下部位于升降台10的右侧外部且下端夹持有一个霍尔探头12，并且霍尔探头12浸在线圈壳体19内部的磁流变液中。

所述的透明盖板18为翻盖结构。

所述的旋转台15为阶梯状悬壁梁结构。

现将本发明提供的极坐标式磁流变阻尼器磁场测试装置的工作原理阐述如下：

1、设定左右方向为X轴方向，前后方向为Y轴方向，垂直方向为Z轴方向。调整调节模块上旋转滑台3、Y轴进给丝杠4、升降调整台2的旋转丝杠使其位置回到初始位置。打开透明盖板18，调整测量模块上角度进给丝杠-8、X轴进给丝杠9、升降台10的旋转丝杠使其位置回到初始位置，并将各部分调零。

2、选定所需要模拟的主轴14不对中情况。通过同步调整上下两个调节模块中Y轴进给丝杠4的旋转丝杠来控制调节壳体17在水平方向上的位置，通过相互配合调整上下两个调节模块上的调整升降台2来控制调节壳体17在竖直方向上的位置，可以模拟各种典型主轴14不对中情况。通过同步调节上下两个调节模块上旋转滑台3的进给丝杠来控制调节壳体17绕Z轴的偏转角度，以达到模拟主轴14倾斜的不对中故障情况。

3、选定主轴14静态或者动态的工作状态，为观察主轴14转动过程中产生振动而对主轴14不对中的影响，可以开启驱动电机21，使驱动电机21产生输出扭矩，输出指定转速，并通过联轴器20带动主轴14转动。动态工作状态下调整主轴14不对中方法同理于上述步骤2。

4、根据所需要测量的磁流变液位置来调节测量模块，通过调整测量模块上升降台10的高度来控制被L形夹具11夹持的霍尔探头12相对于主轴14在主轴径向上的位置，通过调整X轴进给丝杠9的旋转丝杠来控制霍尔探头12相对于主轴14在主轴轴向上的位置。在模拟主轴14倾斜故障时，需要调整角度进给丝杠8的旋转丝杠来控制霍尔探头12相对于水平面的倾斜角度，再通过调整旋钮7使霍尔探头12在磁流变液中旋转一周，由此来测量磁流变液各处的磁场强度并进行记录。

5、关闭驱动电机21，移出位于磁流变液内的霍尔探头12，并使测量模块和调节模块回到初始位置。