Ciecze elektro- i magnetoreologiczne oraz ich zastosowania w technice

Sterowane elektrycznie ciecze reologiczne wynaleziono w Stanach Zjednoczonych pod koniec lat 30. XX wieku. Są przedmiotem zaawansowanych badań w wielu ośrodkach naukowych, a dzięki swym unikalnym właściwościom znajdują coraz więcej zastosowań. W pracy zamieszczono najnowsze wyniki badań dotyczących właściwości cieczy elektroreologicznych (ER) i magnetoreologicznych (MR), a także – w ograniczonym zakresie – ferromagnetycznych, oraz przedstawiono ich zastosowania w różnych obszarach działalności człowieka. Tematyka ta jest wciąż bardzo modna – liczba publikacji naukowych dotyczących cieczy ER i MR utrzymuje się od kilkunastu lat na bardzo wysokim poziomie. Świadczy to także o przekonaniu świata nauki i techniki o znaczących korzyściach, które mogą wyniknąć z ewentualnych zastosowań tych cieczy na dużą skalę. Pierwszym tego przykładem jest zastosowanie cieczy MR w amortyzatorach wielu typów samochodów osobowych. W pracy opisano także wyniki prac własnych autorów. Książka może więc zainteresować zarówno studentów różnych kierunków studiów uczelni technicznych, jak i inżynierów konstruktorów budujących urządzenia rozpraszające energię oraz tworzące interfejs elektryczno-mechaniczny. Autorzy wyrażają nadzieję, że wiadomości, które chcieli przekazać, zostały wyłożone jasno i przystępnie, a publikacja okaże się przydatna dla szerokiego kręgu czytelników.

Spis treści

NAJWAŻNIEJSZE OZNACZENIA 5 OD AUTORÓW 7 1. WPROWADZENIE DO WYDANIA II 8 2. PODSTAWOWE POJĘCIA Z ZAKRESU REOLOGII 10 2.1. Definicja reologii 10 2.2. Rodzaje odkształceń 11 2.3. Reologiczne ciała doskonałe 14 2.4. Modele ciał złożonych 15 2.5. Płyny newtonowskie i nienewtonowskie 18 3. BUDOWA I PODSTAWOWE WŁAŚCIWOŚCI CIECZY ELEKTRO I MAGNETOREOLOGICZNYCH 20 3.1. Wprowadzenie 20 3.2. Ciecze elektroreologiczne 21 3.3. Ciecze magnetoreologiczne 30 3.4. Porównanie cieczy elektro- i magnetoreologicznych 39 4. MODEL TEORETYCZNY I PODSTAWY WYKORZYSTANIA CIECZY ELEKTRO I MAGNETOREOLOGICZNYCH 42 4.1. Podstawowe modele wykorzystania sterowanych cieczy ER i MR 42 4.2. Opis teoretyczny modeli wykorzystania cieczy ER i MR 43 4.2.1. Wprowadzenie 43 4.2.2. Model osiowosymetryczny tłumika z cieczą MR 44 4.2.3. Model zaworowy z płytami równoległymi 47 4.2.4. Podstawy projektowania urządzeń z cieczą MR 50 4.2.6. Model ściskania cieczy 57 5. BUDOWA I ZASADA DZIAŁANIA TŁUMIKÓW Z CIECZAMI MAGNETOREOLOGICZNYMI 58 5.1. Tłumiki liniowe z cieczami MR 58 5.2. Model dynamiki tłumika liniowego z cieczą MR 61 5.3. Budowa i badania tłumików liniowych z cieczą MR 63 5.4. Przykładowe zastosowania tłumików liniowych z cieczą MR w serwonapędach 68 5.5. Zastosowanie cieczy MR w pochłaniaczach przemysłowych 75 5.6. Wybrane przykłady konstrukcji i zastosowania tłumikówi hamulców liniowych 79 6. BUDOWA I ZASTOSOWANIA OBROTOWYCH URZĄDZEŃ Z CIECZAMI MAGNETOREOLOGICZNYMI 85 6.1. Podstawy budowy tłumików i hamulców obrotowych 85 6.2. Podstawy obliczania parametrów tłumików i hamulców obrotowych z cieczą MR 86 6.3. Wybrane konstrukcje tłumików i hamulców obrotowych z cieczą MR 89 6.4. Zastosowanie cieczy MR w dżojstikach typu „haptic” 93 6.5. Zastosowanie dżojstików typu „haptic” z hamulcami MR do sterowania manipulatorem 96 6.6. Zastosowanie cieczy MR w przekładniach i w sprzęgłach 99 7. ZASTOSOWANIA CIECZY ELEKTROREOLOGICZNYCH I FERROMAGNETYCZNYCH 106 7.1. Sprzęgła, hamulce i tłumiki z cieczami ER 106 7.2. Tłumiki z cieczami ferromagnetycznymi 109 7.3. Inne zastosowania tłumików z cieczami reologicznymi 110 7.4. Uszczelnienia z cieczami reologicznymi 110 7.5. Zastosowanie cieczy ferromagnetycznych do smarowania przekładni zębatych 115 7.6. Zastosowanie cieczy ferromagnetycznych w głośnikach 117 7.7. Zastosowanie cieczy ferromagnetycznych w silnikach skokowych 119 7.8. Zastosowanie cieczy reologicznych do polerowania powierzchni 122 7.9. Zastosowanie cieczy reologicznych w serwonapędach elektrohydraulicznych 124 7.10. Inne zastosowania sterowanych cieczy reologicznych 126 8. PODSTAWY PROJEKTOWANIA OBWODÓW MAGNETYCZNYCH I ZASILAJĄCYCH URZĄDZEŃ Z CIECZĄ MAGNETOREOLOGICZNĄ 129 8.1. Projektowanie obwodów magnetycznych 129 8.2. Elektroniczne układy zasilające urządzenia z cieczą MR 137 9. PODSUMOWANIE 146 LITERATURA 147