Impact Analysis of Surface Roughness of the Plate-Plate Measuring System on Resistance Torque in Interaction with Mr Fluid

• Autorzy: Stępień Barbara , Horak Wojciech

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0054.4664

Warianty tytułu

PL

Analiza wpływu chropowatości powierzchni układu pomiarowego typu płytka–płytka na moment oporu ruchu w kontakcie z cieczą MR

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Magnetorheological (MR) fluids are complex suspensions of magnetic particles in a non-magnetic carrier fluid. They exhibit ‘smart’ properties that enable them to change their rheological parameters in response to a change in the external magnetic field applied. This behavior is used in some engineering solutions, e.g. MR clutches or brakes. For such systems to work correctly, the resistance torque achieved by contact with the MR fluid must be properly determined. This paper demonstrates how surface roughness of a contact surface between the solid and the MR fluid affects the resistance torque value. Measurements were made on a dedicated rotational rheometer using a shear mode fluid, most closely replicating the way MR clutches and brakes work. Plate-plate geometry was used, in standard design, and modified by pasting sandpaper with different grit levels. The tests have shown that the roughness of the mating surface affects the resistance torque results.

PL

Ciecze magnetoreologiczne (MR) to złożone zawiesiny cząstek magnetycznych w niemagnetycznej cieczy nośnej. Wykazują one właściwości „inteligentne”, dzięki którym wraz ze zmianą oddziałującego pola magnetycznego mogą zmieniać swoje parametry reologiczne. Takie zachowanie jest wykorzystywane w niektórych rozwiązaniach inżynierskich, np. sprzęgłach lub hamulcach MR. W tych układach krytyczne dla ich poprawnej pracy jest właściwe określenie uzyskiwanego momentu oporu ruchu spowodowanego kontaktem z cieczą MR. W pracy zaprezentowano, jak chropowatość powierzchni ciała stałego w styku z cieczą MR wpływa na uzyskiwaną wartość momentu oporu ruchu. Pomiary przeprowadzono na reometrze rotacyjnym na cieczy dedykowanej do pracy w trybie ścinania, najlepiej odwzorowując sposób pracy sprzęgieł i hamulców MR. Wykorzystano geometrię płytka–płytka w standardowym wykonaniu oraz zmodyfikowanym poprzez naklejanie papierów ściernych o różniej gradacji. Przeprowadzone badania wykazały, że chropowatość powierzchni współpracującej ma wpływ na uzyskiwane wyniki momentu oporu ruchu.

Słowa kluczowe

EN

magnetorheological fluid; MRF; rheology; research methods; surface roughness; resistance torque

PL

ciecz magnetoreologiczna; MRF; reologia; metody badawcze; chropowatość powierzchni; moment oporu

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2024
• Tom: nr 1
• Strony: 117--125
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab., wykr., wz.

Twórcy

autor

Stępień Barbara

• AGH University of Krakow, Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, Mickiewicza 30 Ave., 30-059 Krakow, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-7802-4342

autor

Horak Wojciech

• AGH University of Krakow, Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, Mickiewicza 30 Ave., 30-059 Krakow, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-2258-4233

Bibliografia

• 1. Kumar J.S., Paul P.S., Raghunathan G., Alex D.G.: A review of challenges and solutions in the preparation and use of magnetorheological fluids. International Journal of Mechanical and Materials Engineering 2019, 14(13), https://doi.org/10.1186/s40712-019-0109-2.
• 2. Eshgarf H., Nadooshan A.A., Raisi A.: An overview on properties and applications of magnetorheological fluids: Dampers, batteries, valves and brakes. Journal of Energy Storage 2022, 50, p. 104648, https://doi.org/10.1016/j.est.2022.104648.
• 3. Felt D.W., Hagenbuchle M., Liu J., Richard J.: Rheology of a magnetorheological fluid 1996, 7(5), pp. 589–593, https://doi.org/10.1177/1045389X9600700522.
• 4. Pei P., Peng Y.: Constitutive modeling of magnetorheological fluids: A review. Journal of Magnetism and Magnetic Materials 2022, 50, p. 169076, https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2022.169076.
• 5. Lemaire E., Bossis G.: Yield stress and wall effects in magnetic colloidal suspensions. Journal of Physics D: Applied Physics 1991, 24, pp. 1473–1477, https://doi.org/10.1088/0022-3727/24/8/037.
• 6. Jonkkari I., Kostamo E., Kostamo J., Syrjala S., Pietola M.: Effect if the plate surface characteristics and gap height on yield stresses of a magnetorheological fluid. Smart Material and Structures 2012, 21, p. 075030, https://doi.org/10.1088/0964-1726/21/7/07030.
• 7. Laun H.M., Gabriel C., Kieburg C.: Wall material and roughness effects on transmittable shear stresses of magnetorheological fluids in plate-plate magnetorheometry. Rheologica Acta 2011, 50, pp. 141–157, https://doi.org/10.1007/s00397-011-0531-8.
• 8. Borin D., Spörl E.M., Zubarev A., Odenbach S.: Surface infuence on the stationary shear deformation of a magnetorheological fluid. The European Physical Journal Special Topics 2022, 231, pp. 1159–1163, https://doi.org/10.1140/epjs/s11734-022-00527-4.
• 9. Stępień B., Horak W.: Experimental study of surface roughness effect on the rheological behavior of MR fluid. Tribologia 2022, 302(4), pp. 73–83. https://doi.org/10.5604/01.3001.0016.1614.
• 10. Wu R., Tang H., Fu Y., Zheng J., Lin G., Huang H., Chen S.: Study on wall-slip effect of magnetorheological fluid and its influencing factors. Journal of Intelligent Material Systems and Structures 2021, 33(2), pp. 352–364, https://doi.org/10.1177/1045389X211014953.
• 11. LORD Corporation. MRF-122EG Magneto-Rheological Fluid. DS7027 Technical Datasheet 2019 [Internet, cited: 25.08.2023]. Available from: https://lordfulfillment.com/pdf/44/DS7027_MRF-122EGMRFluid.pdf.