磁性液体大间隙旋转密封装置的设计及实验研究

针对大型船舶装备中大功率电机冷却蒸发介质的密封问题,设计一种五级九齿大间隙磁性液体与磁性润滑脂组合旋转密封装置,该装置适用于大型船舶高横摇性、高腐蚀性的环境场合。通过耐压公式的理论推导,得到密封耐压能力随磁性液体的饱和磁化强度、磁性润滑脂的屈服应力和密封间隙内磁场梯度的增大而增大的结论。采用ANSYS对该装置间隙内的磁场分布进行有限元分析。在密封实验台上对该装置进行密封耐压实验,结果表明:在最大间隙0.7 mm时,其单级耐压能力仍能达到18 kPa,密封能力随转速的递增保持稳定。理论和实验表明,设计的该密封适合具有腐蚀性环境下的大功率电机或其他高振动装备的大间隙密封场合。     

大间隙磁性液体与迷宫交替式组合密封的数值及试验研究

为了提高大间隙磁性液体密封的耐压能力,在多级磁源磁性液体密封的基础上提出一种新型的磁性液体与迷宫交替式组合密封结构并设计一种普通的具有二级磁源的磁性液体与迷宫交替式组合密封结构。试验研究0.3 mm到0.7 mm间隙下具有机油基、煤油基和酯基磁性液体的交替式组合密封耐压能力,数值模拟该交替式组合密封中密封间隙内的磁场强度,由磁性液体密封耐压理论计算出该交替式组合密封中磁性液体密封的理论耐压值,对交替式组合密封的试验结果与该交替式组合密封中磁性液体密封的理论耐压值进行比较和分析。结果表明,与多级磁源磁性液体密封相比,该交替式组合密封显示良好的密封能力;当密封间隙大于0.4 mm时,该交替式组合密封的耐压能力随着间隙的增大而减小。     

大功率电机磁性液体组合旋转密封的理论及实验研究

设计某装备中大功率电机用的牛顿型磁性液体与磁性润滑脂组合旋转密封。理论上推导2种磁性液体组合旋转密封时的耐压公式和摩擦功耗公式,表明耐压能力主要与密封级数、磁场强度、磁性液体饱和磁化强度及磁性润滑脂屈服应力有关,磁性润滑脂的黏性损耗与转速的(2n+1)(其中n为磁性润滑脂的流动指数)次方成正比。设计适用于大功率电机密封用的大间隙磁性液体及磁性润滑脂组合旋转密封结构,并在密封实验台上进行磁性液体密封耐压实验及磁性润滑脂旋转密封温度测试实验。验证理论分析的正确性及大功率电机磁性液体与磁性润滑脂组合旋转密封方式的可行性。     

磁性液体及其密封应用研究综述

介绍了纳米磁性液体的特性及其应用，磁性液体在动密封方面的应用尤为重要。综述了磁性液体科学技术在国内外的研究现状及存在的问题，提出了磁性液体密封的研究方案与技术路线，指出了该领域的主要课题及创新方向。     

磁性液体密封存在的问题及对策

通过实验和数值模拟两个方面对磁性液体密封耐压的能力进行了比较，指出磁性液体密封在应用中存在的问题，并提出解决的方法。     

磁性液体性能及运行工况对密封耐压值的影响

为研究不同种类磁性液体及密封工况对密封效果的影响,以Fe3O4为磁性颗粒,以链状氟醚油为基液,制备一系列不同颗粒含量、基液分子量的磁性液体,对磁性颗粒及磁性液体的结构、性能进行表征,在搭建的密封试验台上测试磁性液体种类及运行工况对密封耐压效果的影响。结果表明：制备的磁性颗粒粒径为纳米级,呈近球形形貌,具有较高的饱和磁化强度,磁性液体具有较好的分散稳定性;随颗粒含量增加、基液分子量增大,密封耐压值先增大后减小;在颗粒质量分数为30%、基液分子量为4 600 g/mol时,密封耐压值最高;随主轴转速增大,密封耐压值逐渐减小;随密封时间延长,密封耐压值先减小后趋于稳定。     

磁性液体密封耐压能力参数化分析

针对某型飞机磁性液体密封,利用COMSOL有限元分析软件建立不同结构参数的磁性液体密封模型,计算不同密封间隙、极齿宽度、极齿高度、极齿位置、极齿形状下密封的磁场强度差值,进而判断不同磁性液体密封结构的耐压能力。研究结果表明：密封间隙、极齿宽度对磁性液体密封耐压能力影响较大,极齿高度和极齿位置对磁性液体密封耐压能力影响较小;极齿形状为梯形时密封效果最好。通过比较分析,选择最优磁性液体密封结构参数,为磁性液体密封耐压能力研究提供了理论依据。     

磁性液体在工业润滑与密封中的开发应用

本文介绍国内外有关磁性液体在工业上的润滑与密封中实际应用情况，说明它在该行业的应用有广阔的发展前景。     

磁性液体往复运动密封耐压公式的理论研究

为了正确得出和验证磁性液体往复运动密封耐压公式,研究了磁性液体往复运动密封中磁性液体的运动机理,利用有限元法分析了密封件的磁场分布及静止耐压能力。利用磁性液体动力学的Navier-Stokes方程与电磁学中的麦克斯韦方程联立推导了磁性液体往复运动密封的耐压公式。在往复运动密封试验台上验证了转速、行程等参数对密封耐压能力的影响。     

压缩机活塞杆磁性液体密封设计与试验研究

为探索往复密封的新方法,对2D25W-69、2.2～8.8压缩机活塞环进行往复密封研究.分析传统的往复密封方式和磁性液体往复密封的缺陷,提出组合往复密封结构的观点.针对2D25W-69、2.2～8.8压缩机活塞环工况条件,设计出三种磁性液体组合密封结构:三斜口填料-磁性液体组合密封结构,C形滑环-磁性液体组合密封结构和改进后的C形滑环-磁性液体组合密封结构.从理论上分析上述三种磁性液体组合密封结构的磁场分布和密封耐压能力.在试验方面,设计、安装了磁性液体往复密封试验台;在设计的往复密封试验台上,测试三种组合密封结构的密封性能.试验结果表明:改进后的C形滑环-磁性液体密封结构具有一定的实际价值.     

磁流体密封优化设计及其实验研究

根据磁流体密封设计目标，在对磁流体密封装置密封能力与结构参数间关系及结构参数间匹配关系研究的基础上，给出了磁流体密封材料优选、结构优化和参数优化三个方面构设计方法，并对设计方法进行了实验验证。测试结果表明，优化结构的性能大大优于根据经验设计的普通密封装置，实现了压力冗余量小、动密封性能稳定、重量轻、尺寸小和低漏磁的设计.与根据经验设计的普通密封结构相比，在相同密封能力下，质量下降了57．1％、尺寸缩小了56％、漏磁下降了78．5％，为航空航天等应用背景下的密封设计提供了重要依据。     

磁流体液体动密封结构中漏磁控制参数的优化设计

本文根据外加磁场对磁流体和被密封液体界面稳定性的影响，对磁流体流体密封结构中的轴向漏磁参数进行了优化设计。结果表明，在密封旋转轴上添加合适厚度的高导磁套和合适宽度的非导磁势圈，可以有效地将密封界面处的漏磁控制在界面稳定性阈值以下，从而保证磁流体液体密封中磁流体和被密封液体的界面稳定性。     

磁流体往复轴密封及其摩擦学设计初探

介绍了磁流体往复轴密封的原理,从摩擦学设计角度分析了其设计和使用中要注意的问题。     

离心风机轴端采用磁流体密封的研究

针对常用离心风机的特点,提出了采用大轴封间隙的磁流体密封结构,推导出密封级数的计算公式,并对9-26-10C离心风机轴端的磁流体密封进行了设计计算。结果表明:在压力差小于10kPa、输送介质含尘量约为20mg/m3、轴封间隙为1mm的条件下,两级磁流体密封己达到良好效果;当输送介质温度大于80℃时,必须采用冷却水套,才能确保其密封效果和寿命。     

间隙对磁流体密封水介质的影响规律

为提供磁流体密封水的应用技术支持,研制了磁流体密封的试验装置,提出了新的试验方法来验证和解释理论分析和推导的正确性。试验中采用不同的密封间隙,以确定磁流体密封能力与密封间隙之间的关系。试验结果表明,磁流体的密封能力随密封级数的增加而提高;在一定范围内随密封间隙的增大而减小;密封间隙在0.05-0.20 mm时,效果较好,同时密封级数有一个最佳值;但是在特别小的时候,与所有文献报道不同的是密封能力不是提高而是在减小。     

磁隙式爬壁机器人的研制

大面积钢质表面预处理(如船舶表面除锈、大型储罐表面除漆等)专用的重载爬壁机器人设计,其技术关键是机器人的吸附效应,即吸附可靠、行走灵活。传统的爬壁机器人有两种吸附方式:真空吸盘式(其不适应重载)和磁吸式(其爬壁运行不灵活)。磁隙式爬壁机器人将真空吸盘式与磁吸式相结合,互补增强机器人的吸附效应,其磁隙结构即将磁履接触壁面吸附改为磁块单独安装不与壁面直接接触,通过调节其间隙改变磁隙效应。该机器人质量75 kg,且要重载几十米长的超高压软管和真空管,作业时管内充满水,专用于船舶表面自动化除锈等作业,实现了钢质表面用水作业,即除即干不返锈的目标。介绍爬壁机器人的设计原理、受力分析、磁隙效应和工业试验。应用表明磁隙式爬壁机器人满足了重载作业、灵活行进、吸附可靠的诸项要求。     

用有限元方法合理设计磁流体密封结构

本文利用有限元数值计算方法对磁流体密封结构进行了分析。在对磁流体单级密封齿形研究基础上,提出了一种新型多级密封齿形结构。经计算其密封压差能比传统的矩形密封齿形结构提高十几个百分点,最后给出了具有这种新齿形“磁回路”各参数设计的取值范围。     

磁流体密封的磁场分析

讨论了铁磁流体的密封机理及ANSYS软件的特点，并给出使用有限元分析软件ANSYS计算磁场的方法，结合该软件解算了矩齿型密封装置的磁场分布，通过对计算结果的分析探讨了铁磁流体密封的一些特点。