电流变液应用于液压缸技术的发展前景

王建明, 张连永, 孙 彬, 白景元, 刘晓凤

(沈阳大学 机械工程学院, 辽宁 沈阳 110044)

电流变液应用于液压缸技术的发展前景

王建明, 张连永, 孙 彬, 白景元, 刘晓凤

(沈阳大学 机械工程学院, 辽宁 沈阳 110044)

介绍了一种智能材料电流变液的研究及其应用进展.提出电流变液应用于液压缸的可行性,对电流变液相关参数的影响进行了分析.阐述了液压缸工作的相关机理及液压缸中流体所需要的基本参数要求,说明了电流变液液压缸技术的优势,自行配制出电流变液并应用于小型液压缸中,从理论和实际上证明了电流变液应用于液压缸技术的可行性.

智能材料; 电流变液; 应用前景; 液压缸

1 电流变液的研究与应用进展

电流变液又称ER流体,是一种前景可观的新型智能材料,在未加电时呈液态,组成部分包括绝缘母液和均布在母液中的电介质微粒.当外加电场发生变化时,其黏度会发生无级变化,外加电场持续增强到某一临界值时,瞬间固化,此具备可逆性的固化过程只需要1 ms.在外加电场减小至低于临界值时,ER流体不再是纯固态,同时其黏度随外加电场的减弱而降低[1].最早由Willis M.Winslow(美国)研究并刊登了有关电流变液的研究成果[2],随后文献[3]的双电层理论认为流变特性产生的主要原因是电场与微粒周围双电层的变形间的相互作用.Stangroom在研究聚电解制电流变液的同时提出了电流变液效应的“水桥”机理,提出微粒间相互作用力的增强是由电流变液中水在悬浮微粒间所产生的水桥导致,并起到了粒子间黏接作用[4].电流变液从电流变液体系物相的方面考虑可以分为均相型电流变液和悬浮型电流变液两种[5].通常悬浮型电流变液是一种由介电常数较高的绝缘性固体颗粒按照一定的比例分散在低介电常数以及低黏度的绝缘溶剂中,最终混合而成的悬浮液[6].而液晶高分子及相应溶剂混合而成的均相溶液则叫做均相型电流变液.具有大分子链结构的高分子聚合物材料通常不会形成对称性的粒子, 经过电场极化后能够形成连续错落有致,且较大的网格结构, 较难破坏的键链在粒子之间形成, 材料的表观黏度大大增加, 提高了电流变液的性能[7].因此,文中提出应用于新型液压缸的电流变液主要指均相型电流变液.

ER流体在外加电场的作用下响应速度极快,可由液态瞬间变为固态,在外加电场的改变下其黏度无级可调,因此在工业应用上的良好前景毋庸置疑.因为一直以来电流变液的沉降稳定性低,且固化后仅能达到8 kPa左右的抗剪强度,电流变液在工程应用的发展受到限制[8-10].因此,国内外针对电流变液固化后所能承受剪切力的研究发展迅速.

K.Q.Lu,R.Shen等[11-12]已经研制出极性分子型电流变液(PM-ER),与传统电流变液中颗粒极化产生的相互作用有很大不同,是一类新型电流变液;PM-ER由(10～102) nm介电颗粒与绝缘液体混合而成,介电颗粒用湿化学法合成,在介电颗粒上保留了吸附的极性分子或极性基团,这种相互作用比颗粒极化产生的作用力约大100倍.因此,PM-ER的屈服强度比传统电流变液高得多,目前PM-ER屈服强度已可达大约400 kPa,并有进一步提高的空间.近些年来,赵艳等[13]制备出了抗剪切强度高达152 kPa的电流变液,采用醇盐水解法合成了电流变效应极好的铬离子改性氧化钛/丙烯酰胺纳米电流变液.吴茂艳等[14]利用硅烷偶联剂KH-570修饰稀土掺杂纳米TiO2,制备出了沉降稳定性提高显著的新型电流变液.R.Shen[15]等提出了用于测量流体的屈服应力PM-ER技术.可以很方便地测到内在的屈服应力和剪切模量,并且在两极可以消除边界效应.赵晓鹏[16]等掺杂稀土改性后的二氧化钛电流变液的活性明显提高,适当的稀土掺杂改善了材料的载流子在电场下的迁移,导致颗粒介电和电导性质的优化和极化能力的提高.魏旭民[17]在电流变液的电流变效应基础上,改进了剪切模式下的深孔电流变液减振器,对减振器阻尼力公式及影响因素进行了分析,推导出了切削系统动力学模型.由MATLAB软件仿真结果表明,切削系统的阻尼率变化可以通过对电流变液电场强度的改变而快速实现,从而达到抑制切削颤振的目的.

电流变液及其器件已经在各类工业产品中大量应用,因为电流变液具有可逆的流变特性,并且对电信号的反应时间为ms级等优点,可代替传统的机电液转换元器件,在航空航天工业以及汽车工业等领域应用前景广泛.在汽车工业中,已经投入使用的有离合器、制动器、发动机悬置、悬架、隔振器、座椅以及减震器等主动控制和半自动控制的阻尼装置[18-26].同时,润滑油公司也密切关注电流变液技术的发展, 积极寻求电流变液技术与传统润滑油品的结合, 推动润滑油技术不断创新和发展[27].在应用具有电流变液特性的润滑油时,润滑油的黏度随着电场强度的变化而发生改变,从而影响了机械设备中润滑油的流态及润滑效果,并且合理的运用机电一体化系统中各类元件的配合,从而可以实现摩擦系统的智能润滑[28].因此,电流变液在传统工业的技术革新中发展前景极其可观.

2 电流变液黏度的影响因素

电流变液在通常条件下是一种悬浮液,它在电场的作用下可发生液体到固体的转变.当外加电场强度大大低于某个临界值时,电流变液呈液态,此时黏度为液体本身黏度,并且其黏度随电场强度的升高而增大;当电场强度大大高于这个临界值时,它就变成固态,撤去外加电场之后电流变液立即从固态变为液态,此时其黏度回到零电场状态,整个过程是可控可逆的.流变特性即是电流变液的特性,可以解释为电流变液的流变学特性,通常包括表观黏度和剪切应力等,由外加电场强度等外界条件决定其变化规律的性质.因此,电流变液黏度的影响因素由电流变液流变特性的影响因素决定.

从电流变液被研发时起,就有很多学者深入地研究了电流变液的流变特性及其影响因素,并且使此智能材料得到了广泛的应用,主要研究发现是电流变液在有无外加电场时,其流变特性完全不同.不存在外加电场的情况下,电流变液为液体本身黏度,黏度很低且表现为牛顿流体;而在外加电场存在的情况下, 其流变学特征相对复杂[29].由于不通电状态的液体黏度为本身黏度,与液压油粘流特性相似,所以本文只研究存在外加电场以及外部条件下的流变特性.

2.1电学参数影响电流变液流变特性

通常情况下可以根据电场性质及电场强度这两方面研究电学参数的影响.

作用于电流变液体上的电场方式决定了电场性质,包括直流电场和交流电场.当选择交流电场时必须要对电场的频率进行遴选.郑华文等[30]研究了在电流变液外部作用交流电场时的流变特性,研究结果发现,电流变液颗粒的极化率决定了交流电场频率的上限.粒子的极化率若低于当前外加交流电场的频率,则电流变效应存在;当粒子的极化率高于当前外交流电场的频率时,则电流变效应消失.

然而就目前而言,学者对其研究最多的方面是外加电场强度对电流变液的流变学性能所产生的影响.W.Eckart[31]在非同等强度电场情况下研究了同种电流变液的流变性能变化情况,结果表明,在外加电场强度为零时,其剪切应力小于1 Pa,此时为最小剪切应力即液体黏度最低;当存在外加电场时,其剪切应力随外加电场的强度增强而升高,此时液体黏度随之升高.在外加电场强度值为30 kV/mm时,其剪切应力值将升至1 kPa.

张正勇等[7]分析并研究了高分子电流变液在非同等强度电场作用下的流变特性及电场强度关系,结论与前文相同,即流体剪切应力及表观黏度与电场强度成正比,即电场强度越大,剪切应力就越大,即表现黏度越大.田煜等[32]以及姚国治等[33]针对上述问题做出了一系列的研究,其结果表明,电流变液的剪切应力随电场强度增大而增大的观点正确无误.因此所谓电流变液效应描述的就是电流变液的表观黏度和剪切应力随着电场强度的增加而急剧增加的现象.目前针对电流变液效应机理最广泛接受的解释是静电极化机理[34],即电流变液重的颗粒会在高压的作用下因为极化而产生电荷分离,从而造成正负电荷聚集在颗粒两端,同时在静电吸引的作用下相邻颗粒会互相连接成链状结构,最终体系的剪切力由于颗粒粗化成颗粒柱而大幅度增加.

2.2溶液温度影响电流变液流变性能

通常情况下,任意液压油的黏度都会随温度的变化而变化.一般液压油的黏度会在一定的范围内随着温度的升高而降低,电流变液的黏度跟其流变特性相关,并且随着温度的升高而降低.

电流变液的流变特性在很大程度上受到温度的影响.主要是因为温度影响着电流变液本身的黏度,此外还影响了电流变液悬浮相的电导率以及介电常数.Y.F.Deinega[35]等研究发现,含水电流变液的剪切应力会随温度上升而增加,然而超过某一个临界温度时,其剪切应力则随温度上升而迅速下降,此峰值表明了在某一最佳温度时,电流变液的剪切应力存在一个最大值.所以在液压缸工作过程中,温度的变化对电流变液变化的影响在所难免.可以通过对电流变液整体温度进行恒温控制,以此来消除温度的变化对电流变液流变特性的影响,从而避免其影响液压缸工作状态.

3 电流变液应用于液压缸技术

本文基于电流变液的一系列特性将其应用到液压缸中,并实现新型液压缸的无极调速以及其实时定位与夹紧.

节流阀流量和液压缸的有效作用面积决定了液压缸的运动速度,通过改变节流阀的流量实现对其速度的调节.液压缸在传动中的调速,以及传动过程中的定位问题实现较为复杂,通常是使用节流阀调速.节流阀具有细长孔,流量的变化由细长孔的直径和液压油的黏度决定.因此,无论是改变液压油黏度还是改变细长孔的直径都较为复杂.以往液压缸行进过程中的定位,通常需要在自动控制技术的配合下,由上位机的时间设定值或磁性传感器传递给上位机的开关量进行控制.时间控制并不精准,且上位机程序冗长低效,而磁性传感器不能做到行进中的瞬态实时任意位置定位.

文中提到改变细长孔直径或改变液压油黏度可以进行流量调节,围绕这两个因素可知,目前电流变液拥有不同于液压油的可变黏度特性,同时电流变液在外加电场达到其临界值时会瞬间固化形成固态.因此,若正确利用此特性,在液压缸中使用电流变液,则可制成相对简洁的实时调速及定位液压缸.本文通过对电流变液黏度的变化以及固化临界值的相关参数进行分析,总结出变化规律,并通过理论来验证电流变液黏度的改变,可以控制液压缸的传动速度和行进中的定位问题.

3.1普通液压缸调速

通常情况下是由减压阀和节流阀等组成速度控制回路,并且通过此回路来控制液压缸传动速度.在把液压油看做刚性的,且不考虑泄漏的理想状态下,可以改变输入的流量,从而进行控制.

式中:v为活塞运动速速;q为流量;A为液压缸的有效工作面积.

对于细长孔,即l/d>4的小孔流量公式为[30]

式中:d为孔直径;l为孔的长度;η为油液的黏度.

流量可以由小孔直径以及液压油黏度的变化来改变,最终控制液压缸活塞的运动速度.

3.2普通液压缸定位

在以往的液压设备中,自动化设备上液压缸的定位通常由PLC内部时间控制磁性开关或行程开关等传递给PLC信号,PLC信号控制电磁阀完成,整体过程稍显复杂,且周期较长.当选择时间控制时,上位机需要编入对应的时间值,并且需要对时间和行进相关的换算.若当前系统需要实时可调,则需要把上位机的时间值传递到人机交互界面进行人机对话,整体过程以及组件略显复杂,且成本控制较难.磁性开关和行程开关的定位方式基本相似,当选用磁性开关时需要把其放置在磁性液压缸的支撑杆上,并且通过调节其所在位置,从而把开关量信号传递给上位机,最终上位机控制电磁阀,从而定位液压缸行程.相对于磁性开关,行程开关反应速度较慢,且精度最低(受行程开关的触发机械行程影响),只有当行程开关被按下时才能把开关量信号传递给上位机,并通过上位机控制电磁阀来定位液压缸行程.

3.3电流变液液压缸的调速及定位

由于电流变液黏度由流变特性决定,而其流变特性会在恒定温度内随外加电场强度的变化而变化,当超过临界值时会瞬间固化,同时电流变液的黏度变化迅速且可逆.因此,把电流变液流变特性的实时可变性、可逆性及其瞬间固化性应用到液压缸的实时传动调速以及定位中,能够合理地解决液压缸在运动过程中速度的变化问题.

普通液压缸是通过流量的变化来控制非匀速的液压缸运动,流量的大小由节流阀的小孔直径决定,然而改变相对较小的小孔直径是比较困难的,同时在非匀速传动过程中对其控制很难实现.因此针对细长孔的节流阀,其流量大小可以用电流变液流变特性的变化来控制.

图1 可调速及定位式电流变液液压缸工作示意图

根据图1可知,当电线未通电时,电流变液的黏度是基液的黏度,在传动过程中,流量是恒值不会改变.在电线通电之后产生外加电场,电流变液在外加电场的作用下流变特性会发生变化,因此会导致其黏度发生变化,变化特性为在温度恒定时其黏度随外加电场强度升高而升高,黏度变化后通过节流孔的流量发生相应的变化.流量变化会导致液压缸活塞的传动速度发生变化.根据在传动过程中速度的需求量的不同,在整个传动过程中通过改变外加电场的强度来实现对速度的调控.当需要定位时,只需把外加电场强度增大到超过电流变液固化极限值,便可实现液压缸运动过程中的瞬间定位.

4 结 语

通过改变电流变液的流变特性从而使其流量大小产生变化甚至固化,不但可以调节液压缸传动速度,同时还可以控制液压缸实时定位.控制好工作腔的温度能够减少温度对电流变液流变特性产生的影响,从而通过改变电流变液的流变特性来改变流体的黏度,最终达到调整液压缸速度及定位的最佳效果.以上理论依据证实了可调速及定位式电流变液液压缸的可行性.

电流变液液压缸技术的应用前景广泛,可在机床夹紧机构中代替传统液压缸,在非高要求夹紧时取消背压.在机械手的传动系统中代替传统液压缸进行实时定位以及夹紧功能,相对于传统的信号反馈后电控关闭阀门式液压缸定位,其能够瞬间停止行进并固化一体,具有回缩量小、误差小等优点.甚至在汽车、航空航天、制造业等都可以合理地采用电流变液液压缸技术,在降低成本的同时可以极大地提高效率.

自主配制出由高黏度SN级机油以及金属切削碎屑等组成的电流变液,可以快速固化并提供大剪切力,同时研制出基于电流变液的万向定位装置,应用此电流变液作为万象定位装置的填充液,通过调整三支撑伸缩杆的伸缩行程,从而无极调节万向定位装置的角度,在通电的瞬间电流变液固化并完成定位动作.在此项研究中发现,高黏度机油可提供更大的剪切力,但大大降低了电流变液的流动性,在工作环境温度较低时工作效率较低,由于温度对电流变液的影响较大,所以应继续研究电流变液万向定位装置的温度补偿装置.

(1)电流变液具有极强的不稳定性, 对环境的要求过于苛刻,因此若想电流变液应用于液压缸,则必须控制好环境温度等可能导致电流变液不稳定的因素;

(2)由于电流变液对液压系统器件的摩擦较大,因此电流变液在应用于液压缸时需要考虑其本身对液压系统器件的摩擦因素;

(3)就目前而言,还缺少能够满足稳定支持电流变器件的设备,在外加电场的情况下,能够增加黏度甚至瞬间固化,但在无外加电场时黏度过高.

因此,若电流变液应用于液压缸技术能够更加稳定的在各类工业中使用,还需要进行大量的更加深入的研究.电流变液应用于液压缸技术是一种极具前景和经济价值的高新技术,结合了材料、机械、自动化等多门学科的创新型产品,是一种值得大力发展的新型技术.

[ 1 ] 陆坤权,沈容,王学昭,等. 极性分子型电流变液[J]. 物理, 2007,36(10):742-749. (LU K Q,SHEN R,WANG X Z,et al. Polar molecules electrorheological fluids[J]. Physics, 2007,36(10):742-749.)

[ 2 ] WINSLOW W M. Induced fibrillation of suspensions[J]. Journal of Applied Physics, 1949.

[ 3 ] HOLLMANN H E. Semiconductive colloidal suspensions with non-linear properties[J]. Journal of Applied Physics, 1950,21(5):402-413.

[ 4 ] STANGROOM J E. Electrorheological fluids[J]. Physics in Technology, 2002,14(6):290.

[ 5 ] 涂福泉,刘小双,毛阳,等. 电流变液的研究现状及其应用进展[J]. 材料导报, 2014,28(11):66-68. (TU F Q,LIU X S,MAO Y,et al. Recent progress and application of electrorheological fluids[J].Materials Review, 2014, 28(11):66-68.)

[ 6 ] 郑杰,马苹苹,周凯运,等. 电流变液的研究与应用进展[J]. 功能材料, 2015,46(Z2):19-27. (ZHENG J,MA P P,ZHOU K Y,et al. Research and application of electrorheological fluid[J]. Functional Material, 2015,46(z2):19-27.)

[ 7 ] 张正勇,张耀华,孙怡宁. 高分子材料电流变液的特性研究[J]. 功能材料与器件学报, 2001,7(2):147-151. (ZHANG Z Y,ZHANG Y H,SUN Y N. Study of ERFs characteristics of macromolecule polymer[J]. Journal of Functional Materials and Devices, 2001,7(2):147- 151.)

[ 8 ] 赵晓鹏,罗春荣,周本濂. ER流体特性及其研究现状[J]. 材料科学与工程学报, 1993(4):1-6. (ZHAO X P,LUO C R,ZHOU B L. Characteristics of ER fluid and its research status[J]. Journal of Materials Science and Engineering,1993(4):1-6.)

[ 9 ] 中野政身,米川琢哉. 分散系ER流体を用いたアクティブダンパとその除振制御への応用[J]. 日本機械学会論文集:C編, 1996,62:33-40. (NAKANO M,YONEKAWA T. Active damper using electrorheological suspension and its application to vibration isolation control[J]. The Japan Society of Mechanical Engineers, C, 1996,62(593):33-40.)

[10] 原口真,金英,古荘純次. 冗長個数のER流体ブレーキを用いた2次元上肢リハビリ支援装置に関する基礎研究: 第1報,力覚提示能力に関する解析(機械力学,計測,自動制御)[J]. 日本機械学會論文集:C編, 2010,76(761):142-150. (HARAGUCHI M,JIN Y,FURUSHO J. Basic research of 2- rehabilitation system for upper limbs with redundant ER brakes:1st report, analysis of its force display ability[J]. Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers, C, 2010,76(761),142-150.)

[11] LU K Q,SHEN R,WANG X Z,et al. Polar molecule dominated electrorheological effect[J]. Chinese Physics B (English Edition), 2006,15(11):2476-2480.

[12] SHEN R,WANG X,LU Y,et al. Polar-molecule-ominated electrorheological fluids featuring high yield stresses[J]. Advanced Materials, 2010,21(45):4631-4635.

[13] 赵艳,王宝祥,赵晓鹏. Cr离子改性氧化钛/丙烯酰胺纳米电流变液及其性能研究[J]. 无机材料学报, 2006,21(3):671-676. (ZHAO Y,WANG B X,ZHAO X P. Preparation and electrorheological effect of titanium oxide/acrylamide doped with Cr ions[J].Journal of Inorganic Materials, 2006,21(3):671)

[14] 吴茂艳,王富星,丁克鸿,等. 稀土掺杂纳米二氧化钛接枝聚硅氧烷电流变液的制备与性能研究[J]. 稀有金属, 2012,36(4):590-595. (WU M Y, WANG F X,DING K H,et al. Preparation of rare earth doped TiO2grafting poly-silicone electrorheological fluid and its electrorheological response[J].Rare Metals, 2012,36(4):590-595.)

[15] SHEN R,WANG X Z,LU Y,et al. The methods for measuring shear stress of polar molecule dominated ER fluids[J]. International Journal of Modern Physics B, 2007,102(2):2820.

[16] 赵晓鹏,尹剑波,向礼琴,等. 稀土改性二氧化钛电流变液的性能[J]. 材料研究学报, 2000,14(6):604-608. (ZHAO X P,YIN J B,XIANG L Q,et al. Properties of titania electrorheological fluids modified by rare earth[J].Journal of Materials Research, 2000,14(6):604-608.)

[17] 魏旭民. 基于电流变效应的深孔切削颤振防治研究[J]. 机械工程与自动化, 2016(1):18-19. (WEI X M. Deep-hole cutting chatter suppression based on ER phenomenon[J]. Mechanical Engineering &Automation, 2016(1):18-19.)

[18] 许沧粟,黄承修,郦光明. 键合图理论在发动机电流变液力悬置中的应用[J]. 机械工程学报, 2006,42(5):219-223. (XU C H,HUANG C X,LI G M. Application of bond graph theory in electrorheological fluid engine mount[ J ]. Journal of Mechanical Engineering, 2006,42(5):219-223.)

[19] 张绪祥,张佑林,关丽. 电流变智能阻尼器的阻力分析[J]. 武汉工程大学学报, 1999,21(4):43-48. (ZHANG X X,ZHANG Y L,GUAN L. The resistance analysis of the electrorheological intelligent damper[J ] .Journal of Wuhan College of Chemical Engineering, 1999,21(4):43-48.)

[20] 李鹏,周天国,栾惊天. 时效强化对连续成型Al-Zr-Be合金导体组织性能的影响[J]. 沈阳大学学报(自然科学版), 2014,26(2):104-108. (LI P,ZHOU T G,LUAN J T. Influence of aging strengthening to microstructures and properties of Al-Zr-Be alloy conductor prepared by continuous forming[J].Journal of Shenyang University (Natural Science), 2014,26(2):104-108.)

[21] TAN S K,SONG X P,QIAO L,et al. The influence of particle size, concentration of electrorheological fluid on the properties and morphology of ER[J]. Advanced Materials Research, 2010, 152-153(Z1):1111-1114.

[22] 周天国,张安,石舟,等. 连续ECAE 动态时效成形制备Al-Zr-B 合金的组织与性能[J]. 沈阳大学学报(自然科学版), 2016,28(3):173-177. (ZHOU T G,HANG A,SHI Z,et al. Microstructures and properties of Al-Zr-B alloy wires prepared by continuous dynamic aging ECAE forming[J]. Journal of Shenyang University(Natural Science), 2016,28(3):173-177.)

[23] 张立军,余卓平. 汽车用电流变液器件现状与展望[J]. 汽车工程学报, 2001(6):26-29. (ZHANG L J,YU Z P. Status and development of electrorheological fluid devices for automobile[J] .Research and Development of Automobile, 2001(6):26-29.)

[24] PEEL D J,STANWAY R,BULLOUGH W A. A generalised presentation of valve and clutch data for an ER fluid, and practical performance prediction methodology[J]. International Journal of Modern Physics B, 1996,10(23/24):3103-3114.

[25] MENDOZA M E,DONADO F,CARRILLO J L. Synthesis and characterization of micrometric ceramic powders for electro-rheological fluids[J]. Journal of Physics & Chemistry of Solids, 2003, 64(11):2157-2161.

[26] KAMEI Y,MANDAI A,KANEKO K,et al. Synthesis and electro-rheological effect of liquid crystalline siloxane dimers having several lengths of the siloxane core and the spacer[C]// Proceedings of Japanese Liquid Crystal Society Annual meeting. The Japanese Liquid Crystal Society, 2010: 31.

[27] 张东恒,王泽恩. 电流变液及其在润滑油领域的应用[J]. 润滑油, 2011,26(Z1):9-15. (ZHANG D H,WANG Z E. Electrorheological fluid and its application in lubricating oil field[J]. Lubricating Oil, 2011,26(Z1):9-15.)

[28] YIN J,XIA X,XIANG L,et al. Conductivity and polarization of carbonaceous nanotubes derived from polyaniline nanotubes and their electrorheology when dispersed in silicone oil[J]. Carbon, 2010,48(10):2958-2967.

[29] 温诗铸,田煜,孟永钢. 电流变技术研究及展望[J]. 机械工程学报, 2003,39(10):36-42. (WEN S Z,TIAN S,MENG Y G. Research and prospect of electrorheological technology[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2003(10):36-42.)

[30] 郑华文,唐向阳,吴张永. 电流变液体的流变特性分析[J]. 机械, 2000,27(S1):38-40. (ZHENG H W,TANG X Y,WU Z Y. Analysis of rheological behavior of electrorheological fluid[J].Mechanical, 2000,27(S1):38-40.

[31] ECKART W. Phenomenological an extended casson model[J]. Continuum Mechanics and Thermodynamics, 2000,12(5):341-362.

[32] 田煜,孟永钢,温诗铸. 电流变液在平行平板剪切下的动态响应[J]. 化学物理学报, 2001,14(5):527-531. (TIAN Y,MENG Y G,WEN S Z. Research on the response of ER fluids sheared between two parallel plates[J]. Chinese Journal of Chemical Physics, 2001,14(5):527-531.)

[33] 姚国治,邱阳,孟光,等. 电流变液及其性能研究[J]. 西北工业大学学报, 1999,17(2):176-180. (YAO G Z,QIU Y,MENG G,et al. On characteristics of silicon-fluid based electrorheological fluid[J]. Journal of Northwestern Polytechnical University, 1999,17(2):176-180.)

[34] 易新文,李飞,胡克鳌. 电流变体研究进展[J]. 材料科学与工程学报, 2002,20(1):77-80. (YIX W,LI F,HU K A. Research progress of the electrorheological materials[J].Materials Science and Engineering, 2002,20(1):77-80.)

[35] DEINEGA Y F,VINOGRADOV G V. Electric fields in the rheology of disperse systems[J]. Rheologica Acta, 1984,23(6):636-651.

DevelopmentProspectofApplicationofERFluidsinHydraulicCylinderTechnology

WangJianming,ZhangLianyong,SunBin,BaiJingyuan,LiuXiaofeng

(School of Mechanical & Engineering, Shenyang University, Shenyang 110044, China)

The research and application progress of an intelligent material electro rheological (ER) fluid is introduced. The feasibility of the application of ER fluids in a new hydraulic cylinder is presented; the influence of the parameter for ER fluids is analyzed. This paper expounds the relevant mechanism of the hydraulic cylinder and the basic parameter required for the ER fluids in the hydraulic cylinder, and explained the advantages of the application of the hydraulic cylinder in the new hydraulic cylinder. The electro rheological fluid has been prepared and applied to a small hydraulic cylinder. The feasibility of the application for ER fluids to the new type hydraulic cylinder is proved theoretically and practically.

intelligent material; ER fluids; application prospect; hydraulic cylinder.

TB 381

: A

【责任编辑:赵炬】

2017-03-30

国家自然科学基金青年基金资助项目(51301111); 辽宁省自然科学基金资助项目(201602523).

王建明(1963-),男,江西宁都人,沈阳大学教授,博士.

2095-5456(2017)04-0259-06