Co to jest tłumik magnetoreologiczny?
Amortyzator magnetoreologiczny to urządzenie pochłaniające wstrząsy, które działa poprzez umieszczenie pola magnetycznego na mieszaninie ciekłego oleju i cząstek żelaza. Cząstki żelaza są przyciągane do pola magnetycznego i ustawiają się wzdłuż linii pola magnetycznego przechodzących przez ciecz. Tworzy to gęstą ciecz, która jest odporna na ruch i może pomóc zredukować wibracje i wstrząsy w różnych zastosowaniach. Płyny te są czasami nazywane płynami inteligentnymi, ponieważ zmieniają właściwości, gdy pole magnetyczne jest dodawane lub zmieniane.
Reologia to badanie wpływu cieczy i ciał stałych pod wpływem ruchu lub ciśnienia. W cieczach podstawowymi cechami, które mogą być przydatne do kontroli drgań, są lepkość i naprężenie ścinające. Lepkość odnosi się do grubości cieczy i tego, jak może ona oprzeć się ruchowi lub przepływowi. Naprężenie ścinające jest miarą tego, jak ciecz jest odporna na gwałtowne rozerwanie lub przesunięcie, a także na to, jak materiały umieszczone w cieczy mogą się poruszać, jeśli zostaną szybko wyciągnięte w dowolnym kierunku.
Amortyzator to termin określający urządzenie stosowane do zmniejszania wibracji, które jest podobne do amortyzatora stosowanego w pojazdach w celu ograniczenia ruchu zawieszenia z powodu nierównych powierzchni drogi. Wiele amortyzatorów i amortyzatorów wykorzystuje oleje o różnych grubościach w celu ograniczenia ruchu i ochrony sprzętu. Gdy małe cząsteczki żelaza są dodawane do olejów, pola magnetyczne mogą wpływać na cząstki żelaza i zmieniać właściwości cieczy.
Dodanie mieszanki żelazowo-olejowej do standardowego amortyzatora i wytworzenie pola magnetycznego z prądem elektrycznym stworzy tłumik magnetoreologiczny. W miarę wzrostu pola magnetycznego cząsteczki żelaza będą coraz bardziej opierać się ruchowi i wytwarzać wyższe poziomy tłumienia drgań. Jeśli zostanie dodany sterownik elektryczny wraz z oprogramowaniem do kontroli pola magnetycznego, można zastosować zmienny tłumik magnetoreologiczny, aby szybko zredukować wibracje i chronić konstrukcje lub pojazdy.
Cząstki żelaza w tłumikach często pokrywane są polimerem, aby nie sklejały się ze sobą. Utrzymywanie bardzo małych cząstek pomaga utrzymać je zawieszone w oleju i zapobiega osadzaniu się ich na dnie amortyzatora. Kiedy powstaje pole magnetyczne, mieszanina staje się bardziej ciałem stałym niż cieczą i jest bardzo odporna na przepływ lub ruch. Jeśli olej zostanie przepchnięty tłokiem wewnątrz cylindra, wysoka lepkość może ograniczyć ruch oleju przez małe otwory w tłoku.
Naprężenie ścinające można wykorzystać zmieniając tłok na szereg płytek zanurzonych w oleju. Płytki poruszają się w cieczy tam iz powrotem, a gdy pole magnetyczne jest aktywowane, mieszanina żelaza z olejem szybko gęstnieje i staje się bardzo odporna na ścinanie. Jeśli płyty są połączone z pełnym wałem wychodzącym z amortyzatora, wał można przymocować do pojazdu lub fundamentu budynku i zapewnić system tłumienia.
Ochrona przed trzęsieniami ziemi stała się obszarem wzmożonych badań pod koniec XX wieku, gdy rozwój człowieka rozwijał się na obszarach o wysokim potencjale szkód budowlanych. Jedną z technik było oddzielenie budynku od ziemi za pomocą gumy lub innych materiałów pochłaniających wstrząsy, co pozwoliło na pewien ruch budynku podczas trzęsienia ziemi. Jednak bez jakiejś formy tłumienia ruch budynku może być ekstremalny i może dojść do uszkodzenia lub całkowitej awarii. Dodanie magnetoreologicznego układu amortyzatora u podstawy budynku umożliwiło architektom ograniczenie ruchu budynku za pomocą sterowanego systemu.
Pojazdy były kolejnym obszarem zainteresowania magnetycznych systemów tłumienia w XX wieku. Zainteresowanie komfortem pasażerów i zwiększony poziom systemów bezpieczeństwa doprowadziły do powstania amortyzatorów wykorzystujących technologię amortyzatorów magnetorologicznych w celu zapewnienia zmiennego zawieszenia. Kierowca może wybrać poziom komfortu jazdy za pomocą wybieraka, który poinformuje kontroler, ile pola magnetycznego ma wytworzyć się po wykryciu wibracji. Ponadto systemy bezpieczeństwa mogą wykryć poślizg lub możliwą sytuację wywrotki i zmienić zachowanie zawieszenia, aby temu przeciwdziałać.
Broń wojskowa była kolejnym obszarem, w którym tłumiki magnetoreologiczne mogłyby przynieść korzyści. Po zamontowaniu w dużym armacie tłumik mógł wyczuć wystrzelenie pocisku i aktywować go w celu zmniejszenia odrzutu. To nie tylko zmniejszyło zużycie broni, ale w ruchomych czołgach lub armatach zmniejszenie wstrząsu może zmniejszyć zmęczenie żołnierzy strzelających z broni.