磁流体动压润滑机械密封的自适应控制方法研究

基于磁流体的黏度受磁场强度控制这一特性,设计一种采用磁流体作为润滑介质的流体动压润滑机械密封结构,并提出密封性能的自适应控制方法。设计的自适应控制系统主要由参数监控系统、粗调系统、微调系统和补液系统组成。粗调系统可缩短自适应系统的响应时间,而微调系统可提高调节精度,两者结合,可保证密封系统的稳定性;控制系统通过比较液膜压力和被密封介质的压力,来判断密封性能是否满足要求;若侦测到动环转速或被密封介质压力发生变化,系统则会根据预置的策略调节磁场发生器的电压以改变磁流体黏度,进而调节液膜压力,同时调节磁流体的输入流量,根据工况波动实时地调节机械密封的密封性能。以煤油作为基载液,对控制程序进行了测试,测试结果表明,该控制程序能精确调节机械密封的密封性能。     

磁流体端面动压润滑特性的试验研究

以非接触式机械密封为原型,建立磁流体端面动压润滑试验装置,研究转速、被密封介质压力、磁场强度对液膜润滑特性的规律;同时基于Muijderman窄槽理论,建立磁流体动压润滑特性的解析计算方法,并将解析计算结果与试验结果进行对比分析。结果表明:随转速和被密封介质压力增大,摩擦扭矩、泵送量均增大,而膜厚均减小;随着磁场强度增大,摩擦扭矩增大,泵送量和膜厚减小;相比于转速和密封介质压力,磁场强度对磁流体的动压润滑性能的影响尤为显著,因而当工况变化时可以通过调节磁场强度使密封性能始终保持在最佳工作范围。解析计算方法得到的结果与试验结果基本趋势一致,即验证了试验方法的可靠性,也表明提出的解析计算方法可用于流体动压润滑性能的预测。