Vad är en magnetorheologisk spjäll?

En magnetorheologisk spjäll är en chockabsorberande anordning som fungerar genom att placera ett magnetfält på en blandning av flytande olja och järnpartiklar.Järnpartiklarna lockas till magnetfältet och linas upp längs magnetfältlinjerna som passerar genom vätskan.Detta skapar en tjock vätska som motstår rörelse och kan bidra till att minska vibrationer och chock i olika applikationer.Dessa vätskor kallas ibland smarta vätskor, eftersom de ändrar egenskaper när magnetfältet tillsätts eller varieras.

Rheologi är studien av effekterna av vätskor och fasta ämnen när de utsätts för rörelse eller tryck.I vätskor är de primära egenskaperna som kan vara användbara för vibrationskontroll viskositet och skjuvspänning.Viskositet avser tjockleken på en vätska och hur den kan motstå rörelse eller flöde.Skjuvspänning är en mätning av hur en vätska motstår dras isär eller rörs plötsligt, och även hur material placeras i vätskan kan röra sig om de dras snabbt i någon riktning.

En spjäll är en term för en enhet som används för att minska vibrationer, vilketliknar en stötdämpare som används på fordon för att minska upphängningsrörelsen på grund av ojämna vägytor.Många spjäll och stötdämpare använder oljor med olika tjocklekar för att minska rörelsen och skydda utrustningen.När små järnpartiklar tillsätts till oljor kan magnetfält påverka järnpartiklarna och ändra vätskans egenskaper.

Att lägga till järnoljeblandningen i en standard stötdämpare och skapa ett magnetfält med en elektrisk ström, skapar en magnetorheologisk spjäll.När magnetfältet ökas kommer järnpartiklarna i allt högre grad att motstå rörelse och skapa högre nivåer av vibrationsdämpning.Om en elektrisk styrenhet läggs till tillsammans med programvara för att kontrollera magnetfältet, kan en variabel magnetorheologisk spjäll användas för att snabbt minska vibrationer och skydda strukturer eller fordon.

Järnpartiklar i spjäll är ofta belagda med en polymer för att hindra dem från att fastna ihop tillsammans.Att hålla partiklarna mycket små hjälper till att hålla dem hängande i oljan och förhindrar att de sätter sig till botten av spjället.När magnetfältet skapas blir blandningen mer som en fast än en vätska och är mycket resistent mot flöde eller rörelse.Om oljan skjuts med en kolv inuti en cylinder kan den höga viskositeten minska rörelsen av oljan genom små hål i kolven.

Skjuvspänning kan användas genom att byta kolv till en serie plattor nedsänkta i oljan.Plattorna rör sig fram och tillbaka i vätskan, och när magnetfältet är aktiverat tjocknar järnoljan blandningen snabbt och blir mycket motståndskraftig mot skjuvning.Om plattorna är anslutna till en fast axel som sträcker sig från spjället, kan axeln fästas till ett fordon eller en byggnadsstiftelse och ge ett dämpningssystem.

Jordbävningsskydd blev ett område med ökad forskning i slutet av 1900 -talet när mänsklig utveckling växte växtei områden där potentialen för byggnadsskada var hög.En teknik var att skilja byggnaden från marken med gummi eller andra stötdämpande material, vilket möjliggjorde en viss byggnadsrörelse under en jordbävning.Utan någon form av dämpning kan dock byggnadsrörelsen vara extrem och skador eller fullständigt misslyckande kan uppstå.Att lägga till ett magnetorheologiskt spjällsystem vid byggnadens bas gav arkitekterna ett sätt att minska byggnadsrörelsen med ett kontrollerbart system.

Fordon var ett annat intresseområde för magnetiska dämpningssystem under 1900 -talet.Intresset för passagerarkomfort och en ökad nivå av säkerhetssystem ledde till stötdämpare som använde magnetorheologisk spjällteknologi för att ge variabel upphängning.Föraren kunde välja en körkomfortnivå med hjälp av en väljare, som skulle berätta för en styrenhet hur mycket magnetfält att skapa när vibrationer avkänns.I tilläggN, säkerhetssystem kunde upptäcka glidning eller en möjlig övergångssituation och ändra upphängningsbeteendet för att motverka det.

Militära vapen var ett annat område där magnetorheologiska spjäll kunde ge en fördel.När den är anpassad till en stor kanon kunde spjället känna avfyrningen av en projektil och aktivera för att minska rekylen.Detta minskade inte bara slitage på vapnet, utan i mobila tankar eller kanoner kan chockreduktionen minska tröttheten på soldaterna som skjuter vapnen.