Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Cơ điện tử: Nghiên cứu, thiết kế bộ ly hợp dùng bộ truyền động lưu chất từ biến (MR Fluid)

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:55

Thêm vào BST

Báo xấu

36
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài là nắm bắt được đặc tính cũng như nguyên lý hoạt động của lưu chất từ biến; thiết kế, tối ưu và chế tạo bộ ly hợp dùng lưu chất từ biến; điều khiển vô cấp tốc độ đầu ra của bộ ly hợp dùng lưu chất từ biến, ổn định hệ thống. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Cơ điện tử: Nghiên cứu, thiết kế bộ ly hợp dùng bộ truyền động lưu chất từ biến (MR Fluid)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM ------------------------------------ TRẦN UY NGHI NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ BỘ LY HỢP DÙNG BỘ TRUYỀN ĐỘNG LƯU CHẤT TỪ BIẾN (MR FLUID) LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ Điện Tử Mã số ngành: 60520114 TP.HỒ CHÍ MINH, tháng 3 năm 2014
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM ------------------------------------ TRẦN UY NGHI NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ BỘ LY HỢP DÙNG BỘ TRUYỀN ĐỘNG LƯU CHẤT TỪ BIẾN (MR FLUID) LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ Điện Tử Mã số ngành: 60520114 HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS.NGUYỄN QUỐC HƯNG
CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS. Nguyễn Quốc Hưng Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại Học Công nghệ TP. HCM ngày 10 tháng 05 năm 2014 Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm: 1. …………………………………………………………… 2. …………………………………………………………… 3. …………………………………………………………… 4. …………………………………………………………… 5. …………………………………………………………… Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau khi Luận văn đã được sửa chữa (nếu có). Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM CÔNG NGHỆ TP. HCM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc PHÒNG QLKH – ĐTSĐH TP. HCM, ngày..… tháng….. năm 2014 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: TRẦN UY NGHI Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 16/03/1989 Nơi sinh: TP.HCM Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ Điện Tử MSHV: 1241840008 I- Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế bộ ly hợp dùng bộ truyền động lưu chất từ biến (MR Fluid) II- Nhiệm vụ và nội dung: - Nghiên cứu các đặc tính của lưu chất từ biến - Nghiên cứu thiết kế bộ ly hợp dùng bộ truyền động lưu chất từ biến - Nghiên cứu điều khiển bộ ly hợp dùng bộ truyền động lưu chất từ biến - Thực nghiệm và đánh giá kết quả III- Ngày giao nhiệm vụ: ........................................................................................... IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: ............................................................................... V- Cán bộ hướng dẫn: TS. Nguyễn Quốc Hưng CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký) TS. Nguyễn Quốc Hưng
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc. Học viên thực hiện Luận văn Trần Uy Nghi
ii LỜI CẢM ƠN Trước hết tôi xin chân thành cảm ơn Phòng Quản Lý Khoa Học Và Đào Tạo Sau Đại Học, Khoa Cơ Khí – Điện – Điện Tử, trường Đại Học Công Nghệ TPHCM đã cho tôi có điều kiện được học tập, tiếp cận với khoa học kỹ thuật và được làm việc với thầy TS.Nguyễn Quốc Hưng khi thực hiện đề tài luận văn tốt nghiệp này. Tôi chân thành cám ơn thầy TS.Nguyễn Quốc Hưng đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo cho tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Tôi chân thành cám ơn các quý thầy đã tận tình giảng dạy, trang bị cho tôi những kiến thức quý báu trong khóa học vừa qua. Mặc dù tôi đã cố gắng hoàn thành luận văn trong phạm vi và khả năng cho phép nhưng chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót. Tôi kính mong nhận được sự thông cảm và tận tình chỉ bảo thêm của quý thầy cô và các bạn đồng nghiệp.
iii TÓM TẮT Trong nghiên cứu này, một bộ ly hợp sử dụng bộ truyền động lưu chất từ biến được đưa ra xem xét và thực hiện. Đầu tiên, kết cấu của bộ ly hợp dùng lưu chất từ biến được đưa ra xem xét. Bộ ly hợp dùng lưu chất từ biến được xem xét và phân tích dựa trên tính chất lưu biến đàn dẻo Bingham của lưu chất từ biến. Sau đó, việc thiết kế tối ưu bộ ly hợp dùng lưu chất từ biến được nghiên cứu để tìm ra kích thước hình học tối ưu của bộ ly hợp để có thể truyền tải được momen xoắn theo yêu cầu với trọng lượng của kết cấu là nhỏ nhất. Tiếp đó, bộ ly hợp mẫu dùng lưu chất từ biến được chế tạo và các đặc tính đặc trưng của nó được mang ra thí nghiệm khảo sát. Từ đó một hệ thống điều khiển tốc độ trục tải dùng bộ ly hợp lưu chất từ biến được thiết kế và chế tạo. Tiếp theo, bộ điều khiển được thiết kế để điều khiển tốc độ đầu ra của hệ thống. Để đánh giá hiệu suất của hệ thống, kết quả thí nghiệm của hệ thống được ghi nhận và trình bày với các cuộc thảo luận.
iv ABSTRACT In this research, a new method to control speed of driven shaft using magnetorheological (MR) clutch is proposed and realized. Firstly, the configuration of a driven shaft speed control using MR clutch is proposed. The MR clutch configuration is then proposed and analyzed based on Bingham-plastic rheological model of MR fluid. An optimal designed of the MR clutch is then studied to find out the optimal geometric dimensions of the clutch that can transform a required torque with minimum mass. A prototype of the optimized MR clutch is then manufactured and its performance characteristics are experimental investigated. A driven shaft speed control system featuring the optimized MR clutch is design and manufactured and a controller is then designed to control the output speed of the system. In order to evaluate the effectiveness of the proposed driven shaft speed control system, experimental results of the system are obtained and presented with discussions.
v MỤC LỤC Lời cam đoan ............................................................................................................... i Lời cảm ơn ................................................................................................................. ii Tóm tắt ...................................................................................................................... iv Mục lục ....................................................................................................................... v Danh mục các từ viết tắt........................................................................................... vii Danh mục các bảng .................................................................................................viii Danh mục các biểu đồ, đồ thị, sơ đồ, hình ảnh ......................................................... ix Chương 1: Giới thiệu ............................................................................................... 01 1.1. Đặt vấn đề ....................................................................................................... 01 1.2. Tính cấp thiết của đề tài .................................................................................. 02 1.3. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài ....................................................................... 03 1.4. Nội dung nghiên cứu của đề tài....................................................................... 03 1.5. Phương pháp nghiên cứu của đề tài ................................................................ 03 1.5.1. Phương pháp luận....................................................................................... 03 1.5.2. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................ 04 1.6. Kết cấu luận văn .............................................................................................. 04 Chương 2: Tổng quan về bộ ly hợp ......................................................................... 05 2.1. Khái quát về ly hợp ......................................................................................... 05 2.2. Cơ sở tính toán của MRF ................................................................................ 08 2.3. Các kiểu hoạt động của lưu chất từ biến (MRF) ............................................. 14 2.4. Các vấn đề cần giải quyết................................................................................ 17 Chương 3: Thiết kế bộ ly hợp dùng lưu chất từ biến ............................................... 19 3.1. Nguyên lý hoạt động ....................................................................................... 19 3.2. Tính toán ly hợp .............................................................................................. 20 3.2.1. Tính toán momen truyền động ................................................................... 20 3.2.2. Thiết kế tối ưu bộ ly hợp dùng lưu chất từ biến ......................................... 21 Chương 4: Điều khiển ly hợp MR............................................................................ 24
vi 4.1. Cơ sở tính toán bài toán điều khiển ................................................................. 24 4.2. Thí nghiệm xác định momen truyền động ...................................................... 25 Chương 5: Kết quả thực nghiệm .............................................................................. 28 5.1. Kết quả sử dụng mô hình để khảo sát ............................................................. 28 5.1.1. Khảo sát ban đầu ........................................................................................ 28 5.1.2. Khảo sát tại phòng thí nghiệm SSSLap ..................................................... 28 5.2. Nhận xét đánh giá kết quả thực nghiệm .......................................................... 29 Chương 6: Kết luận .................................................................................................. 32 6.1. Kết luận ........................................................................................................... 32 6.2. Hướng phát triển ............................................................................................. 32 Tài liệu tham khảo .................................................................................................... 33 Phụ lục 1: Các bản vẽ thiết kế bộ ly hợp Phụ lục 2: Chương trình tính toán tối ưu bộ ly hợp dùng phần mềm ANSYS
vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT MRF .... Magnetorheological fluids....... Lưu chất từ biến MRB .... Magnetorheological Brake ...... Phanh lưu chất từ biến FEA ..... Finite Element Analysis .......... Phân tích phần tử hữu hạn FEM ..... Finite Element Method ............ Phương pháp phần tử hữu hạn ABS ..... Anti-lock Braking System ....... Hệ thống chống bó cứng phanh
viii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1: Kích thước hình học tối ưu hóa của bộ ly hợp MR ................................. 23
ix DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH Hình 2.1: Nguyên lý hoạt động của lưu chất từ biến ................................................. 6 Hình 2.2: Phanh ứng dụng lưu chất từ biến ............................................................... 6 Hình 2.3:.Cấu tạo cơ bản của giảm chấn sử dụng lưu chất từ biến............................ 7 Hình 2.4: Cấu tạo cơ cấu gá động cơ. ........................................................................ 7 Hình 2.5: Găng tay MR .............................................................................................. 7 Hình 2.6: Cấu tạo van MR ......................................................................................... 8 Hình 2.7: Sơ đồ biến dạng profin của một chuỗi những hạt hình cầu ....................... 8 Hình 2.8: Sự phân loại chất lỏng Newton độc lập với thời gian .............................. 12 Hình 2.9: Nhớt dẻo thường dùng để mô tả lưu chất từ biến .................................... 13 Hình 2.10: Chế độ van trong ứng dụng MR............................................................. 15 Hình 2.11: Chế độ cắt của MRF............................................................................... 16 Hình 2.12: Chế độ nén của MRF ............................................................................. 17 Hình 3.1: Nguyên lý hoạt động bộ ly hợp dùng lưu chất từ biến ............................ 19 Hình 3.2: Lời giải tối ưu của ly hợp MR thông thường ........................................... 23 Hình 4.1: Thiết lập thử nghiệm để kiểm tra momen truyền động của ly hợp .......... 25 Hình 4.2: Momen truyền động của ly hợp ............................................................... 25 Hình 4.3: Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển tốc độ đầu ra bộ ly hợp ................... 27 Hình 5.1: Mô hình dùng ở phòng thí nghiệm SSSLap ............................................. 29 Hình 5.2: Đáp ứng điều khiển ổn định tốc độ của hệ thống ly hợp thông qua bộ điều khiển PID.................................................................................................................. 30 Hình 5.3a: Đáp ứng điều khiển tốc độ của hệ thống ly hợp thông qua bộ điều khiển PID ở tần số 1 Hz ..................................................................................................... 30 Hình 5.3b: Đáp ứng điều khiển tốc độ của hệ thống ly hợp thông qua bộ điều khiển PID ở tần số 3 Hz ..................................................................................................... 31
1 CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1.1. Đặt vấn đề: Ngày nay với điều kiện cơ sở vật chất ngày một được nâng cao, trình độ khoa học kỹ thuật ngày càng tiến bộ, các nhà nghiên cứu luôn tìm tòi và sáng tạo ra những vật chất có tính hữu dụng với công nghệ cao để đáp ứng nhu cầu sản xuất nói riêng và nhu cầu cuộc sống nói chung. Đặc biệt là với lĩnh vực máy móc công nghiệp, chúng ngày được cải tiến để hoàn thiện hơn và giải quyết được các bài toán nhược điểm của hệ thống. Trong công nghiệp, việc điều khiển tốc độ là một vấn đề quan trọng bậc nhất, có ảnh hưởng quan trọng và quyết định đến tất cả các cơ cấu khác. Chính vì vậy mà việc cải tiến các cơ cấu truyền động luôn được các nhà nghiên cứu quan tâm. Có rất nhiều loại truyền động, ví dụ như: truyền động bằng xích, truyền động bằng đai, truyền động bằng bánh răng, truyền động bằng các khớp đặc biệt…. Mỗi loại truyền động đều có ưu và nhược điểm riêng, tùy vào từng ứng dụng cụ thể mà chọn cơ cấu truyền động cho phù hợp. Được phát hiện từ cuối những năm 1940 bởi Jacob Rabinow, Lưu chất từ biến (MRF) một loại lưu chất thông minh đã thu hút được nhiều sự quan tâm của các nhà nghiên cứu. Tuy nhiên cho đến đầu những năm 1990, MRF mới được chính thức đưa vào nghiên cứu và phát triển. Mặc dù cách thức hoạt động tương tự các lưu chất thông minh khác tuy nhiên nhờ vào khả năng chịu ứng suất chảy cao hơn nên các cơ cấu dựa trên MRF đã được nghiên cứu như giảm chấn, phanh, khớp nối ly hợp, van… Hiện nay, đã có rất nhiều nghiên cứu nhằm tối ưu hóa các thiết bị sử dụng lưu chất từ biến, từ đó hiệu suất của các thiết bị được tăng lên đáng kể. Điều này cho thấy tiềm năng cũng như tính ứng dụng của lưu chất từ biến là rất lớn và cần được phát triển nhiều hơn nữa.
2 1.2. Tính cấp thiết của đề tài: Nhìn chung, các cơ cấu trên thực tế đều có một điểm chung quan trọng đó chính là điều khiển tốc độ cũng như momen đầu ra của trục tải. Điều đó cho thấy, việc điều khiển tốc độ cũng như momen đầu ra của trục tải luôn là một vấn đề được quan tâm hàng đầu trong nền công nghiệp hiện nay. Với vai trò quan trọng đó, hàng loạt các cơ cấu truyền động đã ra đời như cơ cấu hộp số (truyền động bằng bánh răng), cơ cấu xích, cơ cấu đai,… với các tỷ số truyền cố định, điều này đồng nghĩa với việc điều khiển vô cấp tốc độ trục tải gặp nhiều khó khăn. Hơn nữa, trong truyền động gặp phải vấn đề về ma sát, gây ra độ mài mòn cao, cộng với việc các cơ cấu trên có cấu tạo từ những chi tiết tương đối lớn nên việc lắp đặt vào các hệ thống nhỏ gặp nhiều hạn chế. Vấn đề điều khiển tốc độ đầu ra của tải giờ đây được đặt ra là vấn đề giải quyết bài toán ma sát, bài toán tỷ lệ truyền nhằm điều khiển được vô cấp tốc độ, độ ổn định, độ chính xác và hiệu suất hoạt động cao nhất. Với đặc tính của lưu chất từ biến, khi không có từ trường tác động, nó gần như là một chất lỏng, ảnh hưởng của nó tới việc truyền động của nó là khá nhỏ; nhưng khi có từ trường tác động vào, nó gần như hóa rắn, mức độ hóa rắn phụ thuộc vào cường độ từ trường tác dụng với tốc độ rất nhanh (chỉ khoảng 10ms), thì việc khống chế hay nói khác hơn là điều khiển tốc độ trục tải hoạt động với tốc độ đặt có độ ổn định cùng với hiệu suất cao là một hy vọng mới cho việc điều khiển tỷ lệ truyền của bộ ly hợp như mong muốn. Vậy với các đặc tính ưu việt đó của lưu chất từ biến, liệu nó có thật sự đáp ứng được bài toán điều khiển tốc độ đầu ra của bộ ly hợp hay không? Để giải quyết câu hỏi này, đòi hỏi cần phải dựa trên các nghiên cứu trước đây về các ứng dụng của lưu chất từ biến, từ đó có những nghiên cứu tính toán, thiết kế, chế tạo và thực nghiệm để đưa ra những đánh giá thiết thực về cơ cấu truyền động dùng lưu chất từ biến, chỉ số ma sát, độ mài mòn, kiểm soát tỷ lệ truyền động, nâng cao momen tải là những vấn đề quan trọng cần được lưu tâm, nghiên cứu và phát triển sâu rộng.
3 1.3. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài: Nắm bắt được đặc tính cũng như nguyên lý hoạt động của lưu chất từ biến. Thiết kế, tối ưu và chế tạo bộ ly hợp dùng lưu chất từ biến. Điều khiển vô cấp tốc độ đầu ra của bộ ly hợp dùng lưu chất từ biến. Ổn định hệ thống. 1.4. Nội dung nghiên cứu của đề tài: Nghiên cứu về các đặc tính và nguyên lý của lưu chất từ biến. Nghiên cứu, thiết kế tối ưu bộ ly hợp dùng lưu chất từ biến. Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển PID cho bộ ly hợp. Thực nghiệm, nhận xét và đánh giá bộ ly hợp dùng lưu chất từ biến. 1.5. Phương pháp nghiên cứu của đề tài: 1.5.1. Phương pháp luận: Phương pháp nghiên cứu là những nguyên tắc và cách thức hoạt động khoa học nhằm đạt tới chân lý khách quan dựa trên cơ sở của sự chứng minh khoa học. Điều này có nghĩa rằng, các nghiên cứu khoa học cần phải có những nguyên tắc và phương pháp cụ thể, mà dựa theo đó các vấn đề sẽ được giải quyết. Nghiên cứu chế tạo bộ ly hợp dùng lưu chất từ biến nhằm tạo ra một loại ly hợp mới có độ chính xác và ồn định cao, hệ số ma sát gây mài mòn hệ thống được giảm đến mức thấp nhất dựa vào mối quan hệ giữa độ biến thiên của từ trường và độ rắn lòng của lưu chất từ biến, từ đó tạo ra một tỷ lệ truyền phù hợp. Để thực hiện nghiên cứu này cần thực hiện: Tổng hợp các nghiên cứu có sẵn trong nước và ngoài nước. Phân tích và tính toán hệ thống. Thiết kế và tối ưu hóa hệ thống. Thực nghiệm, hiệu chỉnh và đánh giá kết quả.
4 1.5.2. Phương pháp nghiên cứu: Các phương pháp sẽ thực hiện để đạt được những mục tiêu trên: Nội dung 1: Khảo sát và đánh giá nhu cầu của việc ứng dụng lưu chất từ biến vào các cơ cấu máy móc trong công nghiệp. Phương pháp thu thập thông tin đã có làm nền tảng cho nghiên cứu. Tìm hiểu các bài báo trong và ngoài nước nghiên cứu về lĩnh vực ứng dụng lưu chất thông minh - lưu chất từ biến. Nội dung 2: Nghiên cứu thiết kế bộ ly hợp dùng lưu chất từ biến Phương pháp tổng hợp các nghiên cứu trước về lưu chất từ biến. Phân tích tính toán lý thuyết về hệ thống. Thiết kế dựa trên tính toán. Nội dung3: Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển cho hệ thống. Phương pháp tổng hợp các nghiên cứu trước điều khiển tự động và điều khiển hiện đại. Phân tích tính toán lý thuyết điều khiển hệ thống. Thiết kế bộ điều khiển dựa trên tính toán lý thuyết. Kiểm nghiệm bằng thực nghiệm. Nội dung 4: Thực nghiệm và đánh giá kết quả. Phương pháp phân tích hệ thống. Phương pháp đánh giá kết quả đạt được. 1.6. Kết cấu luận văn: Kết cấu luận văn gồm 6 chương. Chương 1: Giới thiệu. Chương 2: Tổng quan về bộ ly hợp dùng lưu chất từ biến. Chương 3: Thiết kế bộ ly hợp lưu chất từ biến. Chương 4: Thiết kế bộ điều khiển ly hợp MR. Chương 5: Kết quả thực nghiệm. Chương 6: Kết luận.
5 CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ BỘ LY HỢP 2.1. Khái quát về ly hợp: Ly hợp là bộ phận trung gian nằm giữa động cơ và hộp số, với nhiệm vụ tách dứt khoát động cơ ra khỏi hệ thống và kết nối êm dịu động cơ với hộp số để thay đổi tốc độ đầu ra của trục tải theo một tỷ số truyền xác định bởi hộp số. Có nhiều loại ly hợp như: ly hợp ma sát, ly hợp thủy lực, ly hợp nam châm điện, ly hợp liên hợp,… nhưng nhìn chung các bộ ly hợp trên đều phải kết nối với hộp số để thay đổi tốc độ trục tải theo mong muốn. Điều này dẫn đến việc kết cấu của hệ thống sẽ phức tạp nhiều thành phần, kích thước lớn, chịu tải trọng va đập và vấn đề điều khiển vô cấp tốc độ trục tải gặp nhiều khó khăn. Trên cơ sở các vấn đề trên cùng với sự phát triển của lưu chất thông minh – lưu chất từ biến, bộ ly hợp dùng bộ truyền động lưu chất từ biến được nghiên cứu và phát triển, kết hợp đặc tính của ly hợp với hộp số vô cấp nhằm tối ưu về kích thước cũng như khối lượng của hệ thống mà vẫn giữ được momen xoắn đạt giá trị yêu cầu với sự thay đổi tốc độ trục tải là vô cấp. Nói rõ hơn về thành phần chính của bộ ly hợp – lưu chất thông minh – lưu chất từ biến. Lưu chất từ biến (MRF) là một chất lỏng thể keo có các hạt từ hóa đường kính vào cỡ hàng chục micron (20-50 micron). Nói chung, lưu chất từ biến bao gồm dầu, thường là dầu khoáng sản hoặc silicone cơ sở, có tỷ lệ các hạt từ hóa khác nhau đã được phủ một chất liệu chống đông tụ. Ở trạng thái chưa hoạt động, lưu chất từ biến thể hiện định luật chất lưu Newton. Khi tiếp xúc với từ trường, các hạt từ hóa được phân tán trong chất lỏng tạo thành lưỡng cực từ. Những lưỡng cực từ xếp thành hàng theo đường của từ thông và chúng có thể chuyển đổi trạng thái nhanh chóng, mạnh mẽ, và đồng thời cũng hồi phục trạng thái ban đầu rất nhanh khi không còn chịu tác động của từ trường.
6 (a) không có từ trường (B=0) (b) có từ trường (B≠0) Hình 2.1: Nguyên lý hoạt động của lưu chất từ biến Mặc dù hoạt động tương tự như lưu chất điện biến ERF (electrical- rheological fluid) và lưu chất sắt, thiết bị MR có năng suất cao hơn nhiều khi được kích hoạt. Với ưu điểm này, gần đây đã có nhiều nghiên cứu về thiết kế tối ưu của các thiết bị sử dụng MRF như phanh MR, giảm chấn MR, cơ cấu gá động cơ dùng MR, gang tay MR, van điều tiết MR,…. Vỏ Cuộn dây Lưu chất từ biến Từ trường Đĩa Hình 2.2: Phanh ứng dụng lưu chất từ biến
7 Trục piston Lõi piston Vỏ piston Vỏ giảm chấn Cuộn dây Mạch từ Dòng lưu chất MR Lưu chất MR Đường dẫn piston Piston thả nổi Buồng chứa gas Hình 2.3: Cấu tạo cơ bản của giảm chấn sử dụng lưu chất từ biến Hình 2.4: Cấu tạo cơ cấu gá động cơ Hình 2.5: Găng tay MR