Что такое магнитореологический демпфер?

Магнитореологический демпфер представляет собой амортизирующее устройство, которое работает путем наложения магнитного поля на смесь частиц жидкого масла и железа. Частицы железа притягиваются к магнитному полю и выстраиваются вдоль линий магнитного поля, которые проходят через жидкость. Это создает густую жидкость, которая сопротивляется движению и может помочь уменьшить вибрацию и удары в различных применениях. Эти жидкости иногда называют интеллектуальными жидкостями, потому что они изменяют свойства, когда магнитное поле добавляется или изменяется.

Реология - это изучение воздействия жидкостей и твердых веществ при воздействии движения или давления. В жидкостях основными характеристиками, которые могут быть полезны для контроля вибрации, являются вязкость и напряжение сдвига. Вязкость относится к толщине жидкости и тому, как она может противостоять движению или течению. Напряжение сдвига - это измерение того, как жидкость сопротивляется разрыву или внезапному смещению, а также тому, как материалы, помещенные в жидкость, могут двигаться, если их быстро растянуть в любом направлении.

Демпфер - это термин, обозначающий устройство, используемое для снижения вибрации, которое аналогично амортизатору, используемому на транспортных средствах для уменьшения движения подвески из-за неровных дорожных поверхностей. Многие амортизаторы и амортизаторы используют масла различной толщины, чтобы уменьшить движение и защитить оборудование. Когда мелкие частицы железа добавляются в масла, магнитные поля могут воздействовать на частицы железа и изменять свойства жидкости.

Добавление железо-масляной смеси в стандартный амортизатор и создание магнитного поля с электрическим током создаст магнитореологический демпфер. По мере увеличения магнитного поля частицы железа будут все больше сопротивляться движению и создавать более высокие уровни демпфирования вибрации. Если электрический контроллер добавлен вместе с программным обеспечением для управления магнитным полем, можно использовать переменный магнитореологический демпфер, чтобы быстро уменьшить вибрацию и защитить конструкции или транспортные средства.

Частицы железа в амортизаторах часто покрыты полимером, чтобы предотвратить их слипание. Хранение частиц очень маленьким помогает держать их взвешенными в масле и предотвращает их оседание на дне демпфера. Когда создается магнитное поле, смесь становится больше похожей на твердое вещество, чем на жидкость, и очень устойчива к течению или движению. Если масло проталкивается поршнем внутрь цилиндра, высокая вязкость может уменьшить движение масла через небольшие отверстия в поршне.

Напряжение сдвига можно использовать путем замены поршня на ряд пластин, погруженных в масло. Пластины движутся вперед и назад в жидкости, и когда магнитное поле активируется, железо-масляная смесь быстро сгущается и становится очень устойчивой к сдвигу. Если пластины соединены со сплошным валом, идущим от демпфера, вал можно прикрепить к фундаменту транспортного средства или здания и создать систему демпфирования.

Защита от землетрясений стала областью повышенных исследований в конце 20-го века, так как развитие человека росло в районах, где потенциал повреждения зданий был высоким. Один из методов заключался в том, чтобы отделить здание от земли с помощью резины или других амортизирующих материалов, что позволило некоторым движениям здания во время землетрясения. Однако без какой-либо амортизации движение здания может быть чрезмерным и может произойти повреждение или полный отказ. Добавление магнитореологической демпфирующей системы в основании здания дало архитекторам возможность уменьшить движение здания с помощью управляемой системы.

Транспортные средства были еще одной областью интереса для магнитных систем демпфирования в 20-м веке. Интерес к комфорту пассажиров и повышенный уровень систем безопасности привели к тому, что амортизаторы используют магнитореологическую технологию демпфирования для обеспечения переменной подвески. Водитель может выбрать уровень комфорта при езде, используя селектор, который сообщит контроллеру, какое магнитное поле создать при обнаружении вибрации. Кроме того, системы безопасности могут обнаружить занос или возможную ситуацию опрокидывания и изменить поведение подвески, чтобы противодействовать этому.

Военное оружие было еще одной областью, где магнитореологические демпферы могли бы принести пользу. При установке на большую пушку демпфер может чувствовать выстрел метательного снаряда и активировать, чтобы уменьшить отдачу. Это не только уменьшало износ оружия, но и в мобильных танках или пушках, уменьшение удара могло уменьшить усталость солдат, стреляющих из оружия.