С. Такетоми, С. Тикадзуми - Магнитные жидкости (1163253), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Как показано на рис. 3.16, при подаче на каждую иголку импульса высокою напряжения магнитная жидкость выбрасывается на протягиваемую ленту. Последовательность импульсов напряжения, подаваемых на иголки, легко поддается регулированию, а потому можно осуществлять печать разных изображений. Схема действующей установки для печати по описанному способу представлена на рис. 3Д 7а; практические результаты полиграфического исполнения иероглифов на такой установке показаны на рис.
3.17б [9]. 3.6. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МАГНИТНЫХ ЖИДКОСТЕЙ В КАЧЕСТВЕ СМАЗКИ Одна из наиболее подходящих основ для приготовления магнитных жидкостей — веретенное масло. Оио служит весьма эффективным смазывающим материалом для машин н механизмов. В начале 1980-х голов Ито [6) сообщил об успешном использовании смазочной магнитной жидкости, приготовленной на основе веретенного масла. Одно из важнейших преимуществ такой жидкости — полное отсутствие трения магнитных коллоилных частиц с механическими деталями, что обусловлено микроскопичеоснмн размерами часгиц (менее Магнитные жидкости с высокой намагниченностью Рнс.
зла. использование магнитной жнджжтн в качестве смазки [б). 1 — шестерни нз магнитного материала; 2 — постоянные магниты; 3 — магнитная жидкость; 4 — шестерни из немагнитного материала; 5 — кольцо подшипника. Рнс. ЗЛ 9. Испснтьзованне магнитной жидкости в ваночнльном станке [[0). ! — ваюкаг 2 — матрнла; Я вЂ” проволока; 4 — магнитная жидкость (смазка); 5 — крышка. 1000 з)г). Таким образом, износ деталей, связанный с трением, практнчсски о'гсутствусг. Еше одно существенное преимушество предложенной смазки— отсутствие необходимости непрерывной подачи в узел новых порций смазываюшей магнитной жидкости (приготовленной на основе обычной смазки), ибо прилагаемое магнитное поле удерживает смазку в зоне трения Щ.
Несколько схем использования магнитных жидкостей в качестве смазки шестерен и корпусов подшипников приведено на рис. 3.18. Наконец, есть публикация об эффективном использовании магнитных жидкостей в качестве смазки в станках для волочения проволоки. Принципиальная схема такого станка представлена на рис.
3.19 [101. 3.7. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МАГНИТНЫХ ЖИДКОСТЕЙ В ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ МЕХАНИЗМАХ И КЛАПАНАХ Известно, что с помощью магнитных жидкостей можно изготовлять такие механизмы, которые способны Функционировать в качестве искусственных суставов или, например, выполнять роль мани- 86 Глава 3 пуляторов роботов. В этом отношении магнитные жидкости весьма перспективны. Одна из наиболее простых схем исполнительного механизма представлена на рис.
3.20. Конструкция прибора основана на том, что капсулу из каучука или аналогичного эластичного материала заполняют магнитной жидкостью и прилагают к ней внешнее магнитное поле, индуцируемое электромагнитом. При прохождении тока по катушкам возникает магнитное поле Н, направление которого показано стрелкой на схеме. В результате капсула вытягивается н принимает эллипсоидальную форму.
При этом стержни на рис. 3.20 (1), соединенные с капсулой (3), перемешаются. Возникновение магнитной силы обусловлено следуюшимн факторами. Как видно из рис. 3.21, можно считать, что магнитная жидкость, заполняюшая сферу радиусом Ю, подвергается действию внешнего магнитного поля Н, направленного по оси х; в этом направлении сфера вытягивается, а в направлении, перпендикулярном полю, сжимается, причем длинная полуось получившегося эллипсои- давращениясоставляетЬ = !г + г!Ь, акороткаяа = )! — На.
Изусловия неизменности объема Р магнитной жидкости получается (4к/3))!з — (4я/3)(Я + с(Ь)( — с!а)з = Р'. (3.20) Между да и с(Ь существует следуюшая зависимость: г(Ь = 2г(а. (3.21) Если говорить о напряженности внешнего магнитного поля, то внутри магнетика с конфигурацией эллилсонда врашения появляется размагничиваюшее магнитное поле (детали явления освешаются в гл. 11). Напряженность Н этого поля описывается выражением (3.22) где Ф вЂ” размагничнванлций фактор, я — магнитная проницаемость вакуума. Итак, внутри магнетика наводится магнитное поле, противоположное по направлению внешнему магнитному полю и пропорциональное намагниченности М. Коэффициент Ф характеризует соотношение между намагниченностью магнетика и воэникаюшнм размагничнваюшнм полем. В случае зллипсонда врашення Ф определяется исключительно отношением длинной и короткой осей, т. е.
Ы = — ~-у — — )п (л + ~!лз — 1) — 1, (3.23) ! Г л пз — 1 ~Мй~ — 1 Магнитные жцциктн с высокой намагниченностью Ркс. 3.20. Магнцтожпцкостный исполнительный клемент. 1 — стержень; 2 — зпектромагниты; 3 — капсула с магжетной жидкостью. где и — указанное отношение: п=Ыа. Суммарная магнитная энергия и магнитной жидкостн, которая вгввшнвв вжгиивгяев лдгн вв Рис, 3.21. Скача деформации капсулы. 1 — вшсула с магнитной лпщкостью.
Глава 3 приобрела подобную конфигурацию, составляет и = — Р ~ М(Н')пН', о (3.25) где Н рассчитывается по формуле (3.22). Магнитная сила Г, возника- юшая в результате деформации, выражается следуиицим образом." и Г= ла = и ~ М(Н ),(Н. а(и„п Г а(Ь аИ ~ 'о Из (3.22) получаем (3.26) 6Н 1 а(Ф 1 о'Ма(Н вЂ” = — — — М(Н) — — - — — —, (3.27) 1Ь „,, г)Ь лв а(Н иЬ и поэтому правомерно написать с(Н М(Н) с(Х // Ж сЭГ! —,,"1 + Ь л, г(ЬI '1, д,' бн) ' (3.28) л ж Ь/а = 1 + х (0(х<1). (3.29) В этом случае соотношение (3.23) примет аид Х(л) = — — — х. 3 15 (3.30) Таким образом, сйЧ 4 Дх г(Ь 15 а(Ь (3.31) Из (3.21) и (3.29) следует ихЫЬ - 3~2Л, (3.32) и поэтому (3.33) Если принять, что капсула деформируется не очень сильно, то л мож- но написать в виде Магнитные жидкости с высокой намагниченностью Если напряженность поля И достаточно велика, а намагниченность М приближается к насыщению, то ИМlг20 = О.
(3.34) Следовательно, „, г20 2 ииз<Н~ 8, К М (И> г2Ь 5 и а 15 р 3.7л. мАГнитные жидкости В ГидРАВлических клАпАнАх «пл еужягагла калил атл3га|яа держат Рас.3.23. Магиитожндкостный прелояраннтельный клапан. У— перекрытая клапаном жидкая среда; 2 — магнитная жидкость; 3— тлектромагнит. Рис. 3.22. Магнитожиакостный двуяяоло- вой клапан Щ. 1 — гааровилны й клапан на магнитной жидкости.
Магнитные яащкостн могут служить лля перекрытия канала или регулирования расхода, а также для перемены направления потока жидкой среды в трубопроводе 161. На рнс. 3.22 показана труба, разделенная на два канала, по одному нз которых протекает жидкость. В расширенную часть трубы при помощи внешнего магнита введена и удерживается там магнитная жидкость, выполняющая роль перекрывающего клапана. Таким образом, один из каналов закрыт, и жидкость по нему не протекает. Очевнпно, что с помощью магнита можно перевести магнитную жидкость в другой канал трубопровода и перекрыть его, освободив первый.
На рис. 3.23 представлена схема использования магнитной жидкости в качестве предохранительного клапана в трубопроводе. Действие клапана основано на удержании магнитной жидкости в заданном участке трубы с помощью электромагнита, магнитное поле которого Глава 3 легко поддается регулированию. Ввиду того что труба расположен' вертикально, жидкая среда, накапливающаяся над магнитожилкост. ным клапаном, удерживается только до достижения некоторогс определенного уровня. Как только он будет превышен, клапан под действием силы тяжести начнет открываться и удерживаемая им жидкость будет просачиваться вниз.
Важнейшая особенность устройства состоит в том, что после с<пробоя» вниз проходит только избыточная часть жидкости, а определенный ее объем удерживается над клапаном. 3.8. ПОЛИРОВАНИЕ С ПОМОЩЪЮ МАГНИТНЫХ ЖИДКОСТЕЙ В последние годы в приборо- и станкостроении потребовалось освоить такую технологию прецизионной обработки материалов, которая обеспечивала бы субмикронный уровень полировки поверхностей. В связи с этим были проведены многочисленные эксперименты по полированию пбверхностей с помошью магнитных жидкостей, и удалось добиться высокой точности обработки деталей.
Были освоены два основных метода полирования с помощью магнитной жидкости. Первый метод разработан группой Куробэ [1Ц; на рис. 3.24 показан созданный этими исследователями опытный образец полировального станка. На вращающемся диске изготовлена достаточно широкая круговая канавка, заполняемая магнитной жвдкостъю.
По- рис. з.зф. устройство длл полироваинв при помозил магнитной инакости (зз В ц. з— сердечник из желеэа; 2 — оклаидаклпав вола; 3 — электромагнит: 4 — оерабатыааемал деталь; 5 — полировальнаа паста; б — пленка из каучука; 7- магнитнал жалкость; й— диск ю латуни. Магнитные жалкости с высокой намагниченностью 91 Рис.
3.25. Зависимость массы гл материа- ла. улалиемого при полировании, от на- пряженности магнитного поля Н 11 Ц. У— медь; к — стекло1 3 — кремний. 10 6 Е ч 0 0 4 6 12 16 10 Н, 10 А/н верхность последней покрывается пленкой эластичного материала, например каучука. На поверхность пленки наносят пасту, представляющую собой суспензию полирующих частиц в воде; пасту вводят в соприкосновение с обрабатываемой деталью. При полировании через обмотку электромагнита пропускают ток, создавая тем самым градиент напряженности поля в магнитной жгшкостн.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
