سیال مغناطیسی (۱)

 با پیشرفت صنایع خودروسازی هر ساله هزینه زیادی صرف بهبود سیستم های مختلف اتومبیل می شود. سیستم هایی که با کم کردن هزینه هایی مثل سوخت و تعمیرات راحتی و امنیت بیشتری را برای خودرو های امروزی به ارمغان می­ آورند. یکی از کارهایی که در این حوزه انجام شده است جایگزین کردن سیستم­های الکتریکی بجای سیستم های مکانیکی است. فرمان­های الکتریکی، سیستم های سوخت هوشمند، کلاچ و ترمز­های الکتریکی نمونه­ ای از این سیستم­ها هستند که به تازگی در برخی اتومبیل­ها استفاده شده اند. سیستم های الکتریکی در مقایسه سیستم های معمول مکانیکی دارای وزن کمتر، دقت بیشتر، الودگی کمتر، سرعت عمل بالاتر و هزینه تعمیرات پایین­ تر هستند.

سیال مگنتورئولوژیکال،سیال هوشمندی است که به تازگی بسیار مورد استفاده قرار گرفته است. این سیال از افزودن ذراتی که خاصیت مغناطیسی دارند مثل آهن یا کبالت به یک سیال پایه مانند روغن یا آب ایجاد می شوند. وقتی این سیال تحت میدان مغناطیسی قرار می گیرد ذرات موجود در آن خاصیت مغناطیسی پیدا می کنند و نیروهای بین آن ها باعث تشکیل ساختار هایی زنجیر مانند در درون سیال می شود‏.

اثر میدان مغناطیسی بر روی سیال مگنتورئولوژیکال و تشکیل ساختار های زنجیری

این ساختارهای زنجیری مانع حرکت سیال و تغییر شکل آن خواهند شد. با قوی تر شدن میدان مغناطیسی هم تعداد این زنجیر ها و هم مقاومتشان افزایش پیدا می­ کند در نتیجه هر قدر میدان مغناطیسی افزایش پیدا کند سیال به حالت جامد نزدیکتر خواهد شد. در حالتی که به آن اشباع مغناطیسی می گویند این سیال به یک شبه جامد تبدیل می شود. این ممانعت تغییر شکل سیال را با تغییرات ویسکوزیته می­توان مشاهده کرد. این ساختار های زنجیری در زمان بسیار کوتاهی (۱۰ میلی ثانیه) و به صورت کاملا برگشت پذبر تشکیل می شوند. در نتیجه می توان از این سیال برای ارتباط دادن یک ورودی الکتریکی (مغناطیسی) به یک سیستم سیالاتی استفاده کرد.

از سیال مگنتورئولوژیکال استفاده های زیادی تا به حال شده است. در دستگاه هایی مثل کلاچ، ترمز و دمپر از این سیال برای بهبود کارآیی آن­ها استفاده شده است. در این وسایل که هر یک هندسه خاص خود را دارند با کنترل لزجت سیال می توانیم خواص مکانیکی وسیله را کنترل کنیم. برای مثال در دمپر های مگنتورئولوژیکال می توانیم ضریب دمپر را با تغییر لزجت سیال تغییر دهیم که این لزجت در سیالات مگنتورئولوژیکال تابع میدان مغناطیسی خواهد بود. میدان مغناطیسی تولید شده توسط یک سیم پیچ را نیز می­توان با کنترل جریان ورودی به آن کنترل کرد.

یکی از حیاتی ترین سیستم های خودرو ترمز است. سرعت عمل و ضریب اطمینان دو فاکتور بسیار مهم در ترمزها هستند که ترمزهای الکتریکی توانسته اند تا حد زیادی این ویژگی­ها ­را بهبود ببخشند. در ترمز های مگنتورئولوژیکال می­توان گشتاور ترمزی وارد به چرخ ها را با کنترل جریان الکتریکی کنترل کرد که این مورد برای استفاده در ترمزهای ABS بسیار سودمند خواهد بود.

برای کنترل گشتاور در ترمزهای مگنتورئولوژیکال از سیال مگنتورئولوژیکال استفاده می­شود. این سیالات با توجه به این که لزجت وابسته به میدان مغناطیسی دارند و لزجتشان  در زمان بسیار کوتاهی به صورت بازگشت پذیر با میدان مغناطیسی تغییر میکند برای این کار مناسب هستند. چون در ترمز ها پارامترهای زمان عملکرد و قفل نکردن ترمز دو عامل تعیین کننده هستند.

ترمز­های مگنتورئولوژیکال با توجه به نوع قرار گیری میدان مغناطیسی و شکل صفحات دوار دارای شکل­ های مختلفی هستند. یکی از رایج­ترین ترمز های مگنتورئولوژیکال از دو استوانه که درون هم قرار گرفته ­اند تشکیل­ شده­ است‏. یکی از این استوانه­ ها متحرک است و دیگری ثابت، بین دو استوانه با سیال مگنتورئولوژیکال پر شده است در نتیجه با کنترل لزجت سیال بین دو استوانه می­توان نیروی وارد بر استوانه متحرک را کنترل کرد که همان خروجی گشتاور ترمزی خواهد بود.

با توجه به این که اساس کار ترمزهای مگنتورئولوژیگال کنترل لزجت سیال استفاده شده است، هرکمیتی که باعث تغییر لزجت سیال بشود، در عملکرد ترمز تاثیر خواهد گذاشت. یکی از مهمترین این کمیت­ها دما است. در هنگام فعال­شدن ترمز اصطکاک ایجاد شده دمای ترمز را افزایش می­دهد، این افزایش دما باعث کاهش لزجت سیال و درنتیجه  افت گشتاور ترمزی خواهد­شد. هدف ما در این پژوهش بررسی اثرات افزایش دما روی گشتاور ترمزی و بهینه سازی ابعادی ترمز با توجه به اثرات افزایش دما برای رسیدن به بیشترین گشتاور در حجمی معین برای ترمز است.

2 دیدگاه درباره “سیال مغناطیسی (۱)

  1. برد

    این مبحث، بسیار جالب و هیجان انگیزه .. من پایان نامه م در مورد دمپرهای مگنتورئولوژیک بوده :) اگه کسی در موردشون مساله ای داشته باشه تا جایی که بلد باشم می تونم کمک کنم ( بحث های ارتعاشی )

    پاسخ

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *