磁流体密封中影响热损耗的因素分析

磁流体作为一种性能优良的软磁性液体,近年来广泛应用于机械密封中。当其运用于高速旋转的轴密封时,由于磁流体本身的性质,在高速旋转个工况下易产生较大量的摩擦热,导致其密封性能下降,甚至失效。通过实验计算,分析了在高速旋转的工况下,磁流体粘度、温度等的变化,及其对密封的影响。     

水轮机主轴磁流体密封间隙流场关键参数研究

水轮机主轴磁流体密封装置间隙流场因工况和物理场的复杂性一直是磁流体密封研究难点。为研究水轮机主轴磁流体密封装置间隙内磁流体流动特性,建立主轴密封间隙流场数值模型并通过试验进行了验证;通过数值计算研究密封间隙、极齿宽度、极齿高度和极齿槽宽度对磁流体流动的影响。结果表明：极齿附近磁流体不受结构参数影响,基本保持不动;当密封间隙小于0.6 mm时,间隙内磁流体基本不发生流动,当密封间隙超过该值后,极齿槽和永磁体附近磁流体随间隙增加流动加剧,速度线性递增;极齿槽和永磁体附近磁流体随极齿宽度递增流动减弱,速度先线性递减,在3.0~3.5 mm极齿宽度时急剧减小,最后趋于稳定;随着极齿高度和极齿槽宽度逐渐增加,极齿槽和永磁体附近磁流体流动会减弱,极齿槽附近磁流体速度在极齿高度为1.0~3.5 mm和极齿槽宽为3.0~12 mm速度急剧减小,最后趋于稳定,而永磁体附近磁流体速度一直呈线性递减。     

磁流体旋转密封的参数计算

从磁流体的动力学出发,阐述了磁流体旋转运动密封的参数计算方法,首先介绍了非等间隙中磁流体运动方程的求解、磁流体压力分布规律的确定,进而介绍了磁流体密封能力的计算方法,并讨论了密封能力与有关运动参数及几何参数之间的关系,同时给出了磁流体粘性摩擦力矩的计算公式.     

旋转速度对磁流体密封能力的影响研究

根据磁学理论进行了磁回路的磁系统设计，在此基础上研制了磁流体密封的实验装置，同时进行了速度和密封能力关系的实验研究，特别考察了小轴径在低旋转速度和静止时磁流体密封能力的变化，试验结果表明，随着轴的转速的提高，密封能力下降，而且速度越高，理论和实验的背离现象越严重；小轴径低旋转速度时，对磁流体密封的密封耐压能力基本无影响。     

密封齿对侧开槽对迷宫密封泄漏特性的影响

为了降低迷宫密封的泄漏量,提出一种在直通型迷宫密封的密封齿前端和后端设立凹槽的密封结构,基于CFD方法,建立迷宫密封数值仿真模型。通过与已有试验数据的对比,验证模型的正确性。探讨不同湍流模型的适用范围,并对比光滑表面、前置凹槽、后置凹槽3种结构在泄漏量、轴向压降及流场速度分布的差异性。结果表明:SST湍流模型更加适用于迷宫密封这种窄间隙的近壁面流动;前置凹槽结构降低泄漏量的效果较差,只有在高压力差下才能降低泄漏量;后置凹槽结构能改变迷宫密封腔内漩涡方向及状态,进而降低迷宫密封透气效应,加剧密封的能量耗散的同时降低泄漏量。因此,后置凹槽的迷宫密封结构具有较好的工程应用前景。     

新型变齿磁流体密封结构设计及性能研究

为提高磁流体密封耐压能力,在传统磁流体密封结构基础上提出一种新型变齿磁流体密封结构.基于磁流体密封耐压理论,利用ANSYS Maxwell软件对新型变齿结构密封间隙内磁感应强度大小分布进行研究,采用控制变量法分析变齿宽系数、变齿高系数2个因素单独及共同对磁流体密封耐压性能的影响.结果表明:随着变齿宽系数的增加磁流体密封...     

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。     

迷宫密封齿角对动力特性系数的影响

由两控制体方法建立密封齿角变化时气流激振基本方程式,用摄动法得到密封齿角变化时的动力特性系数。结果表明：必须考虑密封齿角对转子动力特性系数的影响,角度越大,影响越大,尤其是负预旋时更加明显。本研究对于进一步理论研究以及实际密封结构设计有重要的指导意义。     

磁流体密封压力的计算与实验研究

根据理论计算和实验结果,分析了磁流体密封装置中磁源的磁感应强度和磁流体的饱和磁化强度对密封能力的影响,结果表明,随着磁源的磁感应强度和磁流体的饱和磁化强度的增加,磁流体密封能力相应增加。     

微米 Ｃｏ 粒子对磁流体密封水性能的影响

为提高耐蚀水泵磁流体旋转密封的承压值,在Fe3O4油基磁流体中添加适量强磁性Co微米粒子,并研究磁流体中Co粒子体积分数对磁流体密封水性能和磁流体密封装置温升的影响。研究结果表明,随着磁流体中Co粒子体积分数增加,因Co粒子在密封间隙内密封极齿表面聚积形成的“柔性磁极”,导致密封间隙减小,磁流体密封承压值明显增大;随着磁流体中Co粒子体积分数的增加,磁流体密封的功耗将增大,磁流体密封装置的温度升高;磁流体密封装置的温升缘于密封间隙内Co粒子之间和Co粒子与旋转轴之间内摩擦所产生的摩擦热。     

大轴径离心压缩机磁流体密封传热特性研究

高温会降低磁流体饱和磁化强度,造成永磁铁退磁,影响磁流体密封装置的可靠性及稳定性。为探讨磁流体密封装置传热特性,以大轴径离心压缩机磁流体密封为研究对象,同时考虑磁流体摩擦热和轴承摩擦热对磁流体密封装置传热特性的影响,利用有限元数值计算与磁流体、轴承摩擦功耗理论分析相结合的方法,研究磁流体密封装置温度分布规律,分析齿宽、密封间隙和转速对永磁铁和磁流体最高稳态温度的影响,并确定相关工况所需冷却液质量流率。结果表明：由于轴径尺寸较大,表面线速度高,磁流体黏性摩擦热及轴承摩擦热对密封装置传热特性有显著影响,在无冷却工况下,密封装置最高温度超过磁流体和永磁铁的极限使用温度,需通过强制对流换热的方式进行降温处理;永磁铁及磁流体最高稳态温度随着齿宽增加而升高,随着密封间隙增加而减小;随着转速的增加,永磁铁及磁流体最高稳态温度升高,且转速越大,相同转速梯度差之间的温度差越大。     

厚齿直通式迷宫密封静态工作特性的实验研究

本文所述的实验工作是围绕着直通式迷宫密封的应用技术基础问题而展开的,建立了迷宫密封的静态实验研究,首次全面地研完了厚齿条件(T/δ≥4)下的各种结构参数对密封效率的影响,指出了齿尖相对厚度T/δ,空腔数N,间隙与宝腔的宽度之比δ/W,以及空腔的深宽比H/W等参数的影响规律。     

磁流体密封中黏性损耗对密封性能的影响

磁流体密封中,由于摩擦产生大量的热将会引起温度急剧变化,而黏性损耗则是影响摩擦功耗的一个重要因素。以醇-水共热沉淀法制得的二辛酯基磁流体作为密封介质,研究黏性损耗对磁流体温度场和黏度的影响。结果表明:黏性耗散是引起磁流体温度升高、黏度降低的主要因素,对磁流体密封性能的影响不可忽略;磁场作用明显增大相同转速下磁流体的黏滞损耗,但磁场的大小不对磁流体温度场和黏度变化的影响不大。     

转/静子齿对迷宫密封泄漏特性与动力特性影响机制研究

迷宫密封齿设计于转子或静子上对迷宫密封的性能影响较大.为揭示转/静子齿对迷宫密封泄漏特性与动力特性的影响机制,应用非定常动网格技术建立了迷宫密封泄漏特性与动力特性多频椭圆涡动求解模型,在验证求解模型准确性基础上,分析转/静子齿迷宫密封的泄漏特性与动力特性,并讨论2种结构对迷宫密封转子系统稳定性的影响.结果表明:转/静子...     

柔性极靴磁流体密封性能的数值研究

针对现有磁流体密封承压能力有限加工装配难度大、精度要求高等缺点,提出一种柔性极靴磁流体密封。利用ANSYS有限元软件,建立柔性极靴磁流体密封的数值模型,分析其磁场分布规律和承压能力,并与传统磁流体密封进行比较。运用正交试验方法研究柔性极靴的厚度、长度和相对磁导率、以及涂层厚度、软铁厚度等参数对密封性能的影响并进行优化。结果表明:柔性极靴磁流体密封相对于传统磁流体密封具更好的密封能力;柔性极靴的相对磁导率对密封承压能力的影响最大,其次是柔性极靴的厚度、软铁的厚度和柔性极靴的长度,涂层厚度对密封能力影响最小。优化后的柔性极靴磁流体密封的密封性能较传统磁流体密封提高50%以上。     

两种新型磁流体密封水结构的试验研究

为满足实际应用中对磁流体密封装置轴向尺寸的限制要求,设计了2种新型的磁流体密封结构,即轴向-端面组合结构和轴向内增密封齿结构。对2种密封结构的磁路进行了有限元分析,并通过密封水试验研究了影响轴向-端面组合结构和轴向内增密封齿结构的密封承压能力的一些因素及其影响规律。研究结果表明这2种新型的磁流体密封结构可以明显提高单位体积磁流体密封装置的承压能力;与传统轴向密封结构相比,轴向-端面组合密封结构对离心力更为敏感;随着转速的增加,其承压能力比传统轴向密封结构的承压能力下降更快。     

离心泵旋转轴的磁流体密封实验研究

介绍了离心泵旋转轴的磁流体密封技术,通过实验分析了泵的转速、温度、密封间隙、磁极极数和磁液体体积对磁流体密封承压能力的影响.结果表明:磁流体密封的承压能力随密封间隙、温度和转速的增加而下降,随磁流体量的增加和磁极极数的增多而提高,但当磁流体量超过一临界值和极数超过5极后,磁流体密封的承压能力保持在某一恒定值.     

相对速度对磁流体液体动密封中界面稳定性的影响

推导了旋转轴液体密封中液-液界面由于相对运动引起的切应力,从相对速度角度对液体动密封界面稳定性问题进行了研究,并对结构进行了改进,将磁流体界面的稳定性问题转化为静态扩散处理.     

研齿振动系统开槽参数对振动特性的影响研究

在弧齿锥齿轮的精密加工技术领域,超声研齿加工技术得到广大学者的密切关注和研究。设计了一种重负载弧齿锥齿轮的超声研齿振动系统,在材料的属性设置、网格划分和模态分析设置等均相同条件下,利用Ansys Workbench软件研究分析了槽的数量、宽度、长度和位置对研齿振动系统的谐振频率、振动模态、位移节点和齿轮形变的影响规律;建立了通过在圆柱体上开槽的方式对传振圆柱体产生的耦合振动进行控制的方法。进一步丰富和完善了现有的超声研齿加工振动系统的设计理论。