磁性液體的主要應(yīng)用之一是磁性液體密封,磁性液體密封具有長(zhǎng)壽命、零泄漏、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn),因而廣泛的應(yīng)用于氣體和真空密封。隨著對(duì)磁性液體密封的深入研究,其應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。在石油化工、海洋工程等領(lǐng)域,需要在液體環(huán)境下完成密封。在液體密封過(guò)程中,磁性液體與被密封液體直接接觸,會(huì)產(chǎn)生乳化現(xiàn)象,很難保證磁性液體的密封性能。本論文為解決磁性液體密封液體介質(zhì)的難題,提出了一種新的解決思路:在磁性液體中加入非導(dǎo)磁性固體顆粒,利用磁性液體的一階浮力原理,將非導(dǎo)磁性固體顆粒排到磁性液體表面,弱化了磁性液體和被密封液體的直接接觸,提高了磁性液體的密封性能。本論文主要進(jìn)行了以下工作:(1)根據(jù)磁性液體密封液體的主要失效機(jī)理,提出一種利用磁性液體一階浮力原理解決該問(wèn)題的方法:在磁性液體中加入非導(dǎo)磁性固體顆粒,利用磁性液體的一階浮力原理,將非導(dǎo)磁性固體顆粒排到磁性液體表面,弱化磁性液體和被密封液體的直接接觸,提高了磁性液體的密封性能。(2)對(duì)比了不同種類(lèi)磁性液體的特性,要保證磁性液體與被密封液體介質(zhì)不會(huì)產(chǎn)生相互作用,根據(jù)本論文中被密封液體介質(zhì)的物理、化學(xué)特性,選擇一種機(jī)油基磁性液體。(3)搭建了界面觀測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)對(duì)添加非導(dǎo)磁性固體顆粒的磁性液體的密封機(jī)制進(jìn)行研究。得出單極極齒下磁性液體體積是影響液體密封的重要因素。添加非導(dǎo)磁性固體顆粒的磁性液體密封變化過(guò)程的趨勢(shì)與常規(guī)磁性液體是一致的,非導(dǎo)磁性固體顆粒在密封過(guò)程中能夠減弱磁性液體和被密封液體之間的相互作用。(4)設(shè)計(jì)了液體密封實(shí)驗(yàn)件,利用軟件ANSYS對(duì)極靴的齒寬、齒形等進(jìn)行了耐壓能力仿真,結(jié)合液體密封的失效與單個(gè)極齒下磁液量的關(guān)系,最終確定齒寬為0.5mm。(5)搭建了磁性液體密封實(shí)驗(yàn)臺(tái),對(duì)添加非導(dǎo)磁性固體顆粒的磁性液體進(jìn)行了耐壓實(shí)驗(yàn)與密封時(shí)長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)得出添加非導(dǎo)磁性固體顆粒對(duì)磁性液體的耐壓能力影響很小。添加非導(dǎo)磁性固體顆粒后,弱化了磁性液體與被密封液體介質(zhì)的直接接觸,相比常規(guī)磁性液體,密封時(shí)長(zhǎng)最高提升了 21.5%。圖48幅,表14個(gè),參考文獻(xiàn)57篇。
【學(xué)位單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：TB42
【部分圖文】：

圖１－２磁性液體和鐵磁物質(zhì)的磁化曲線(xiàn)逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－２邋Ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ邋ｃｕｒｖｅ邋ｏｆ邋ｍａｇｎｅｔｉｃ邋ｆｌｕｉｄ邋ａｎｄ邋ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ邋ｍａｔｅｒｉａｌ逡逑磁性液體對(duì)磁場(chǎng)的響應(yīng)如圖１－３所示。逡逑圖１－３磁性液體對(duì)磁場(chǎng)的響應(yīng)逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－３邋Ｒｅｓｐｏｎｓｅ邋ｏｆ邋ｍａｇｎｅｔｉｃ邋ｆｌｕｉｄ邋ｔｏ邋ｔｈｅ邋ｍａｇｎｅｔｉｃ邋ｆｉｅｌｄ逡逑１．２．２磁性液體密封原理及特點(diǎn)逡逑磁性液體旋轉(zhuǎn)密封是磁性液體材料在工程中最為典型和成功的應(yīng)用，其原理逡逑簡(jiǎn)單易懂。磁性液體密封結(jié)構(gòu)必須由導(dǎo)磁零件組成，這樣才能實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)的聚集，逡逑形成磁力線(xiàn)回路。通常選用永久磁鐵或者電磁鐵作為磁性液體密封的磁源，磁回逡逑路的其他部分則由極靴、磁性液體和轉(zhuǎn)軸組成。逡逑磁性液體密封是一種將磁性液體作為密封介質(zhì)的非接觸式密封［２７］，其密封性逡逑能與密封部件之間的壓緊力無(wú)關(guān)。原理是利用磁性液體對(duì)磁場(chǎng)強(qiáng)度的響應(yīng)特性，逡逑把磁性液體注入到密封間隙中，在磁場(chǎng)力的作用下，磁性液體在旋轉(zhuǎn)軸表面形成逡逑類(lèi)似０型密封圈的結(jié)構(gòu)，防止密封介質(zhì)泄露，從而

型的密封方式，在國(guó)防重要領(lǐng)域發(fā)揮了極其重要的作用。該密封結(jié)構(gòu)包括轉(zhuǎn)軸、逡逑永磁體、極靴和密封間隙處的磁性液體，可以形成磁性回路，將磁性液體束縛在逡逑密封間隙處。如圖１－４所示，磁性液體被注入在轉(zhuǎn)軸和極齒間的間隙內(nèi)，在密封過(guò)逡逑程中，磁性液體受到極齒兩側(cè)的壓力差而發(fā)生變形，變形的磁性液體在磁場(chǎng)力的逡逑作用下達(dá)到一個(gè)新的平衡狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)密封的效果［２８］。逡逑在運(yùn)行過(guò)程中，被磁性液體連接的兩個(gè)零件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)幾乎沒(méi)有摩擦損逡逑傷，并且還能提供一定的潤(rùn)滑作用，這是磁性液體密封最獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。這表明磁逡逑性液體密封在應(yīng)用中具有低損耗、無(wú)污染，高潤(rùn)滑等優(yōu)點(diǎn)。逡逑＿邐Ｌ—７—７’邋才１Ｊ逡逑（／／／／／／／ＡＸ邐軸磁液體極齒極靴逡逑圖１－４磁性液體的密封示意圖逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－４邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｍａｇｎｅｔｉｃ邋ｆｌｕｉｄ邋ｓｅａｌ逡逑磁性液體密封與其它傳統(tǒng)方式相比較，具有以下特

性液體與被密封液體的直接接觸可以有效地增加密封壽命。文章作者用有限元軟逡逑件對(duì)密封界面附近的流場(chǎng)進(jìn)行了流場(chǎng)仿真，并添加了隔離裝置，這能血液泵的磁逡逑性液體密封時(shí)長(zhǎng)增加。如圖１－６三種改進(jìn)的密封結(jié)構(gòu)。逡逑４邐４邐４逡逑ａ密封結(jié)構(gòu)邐ｂ密封結(jié)構(gòu)邐ｃ密封結(jié)構(gòu)逡逑卜永磁體；２－轉(zhuǎn)軸；３－磁流體；４－極靴；５－擋板逡逑圖卜６三種血泵磁性液體密封結(jié)構(gòu)［４５］逡逑１－ｐｅｒｍａｎｅｎｔ邋ｍａｇｎｅｔ；邋２－ｓｈａｆｔ；邋３－ｍａｇｎｅｔｉｃ邋ｆｌｕｉｄ；邋４－ｐｏｌｅ邋ｐｉｅｃｅｓ；邋５－ｓｈｉｅｌｄ逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－６邋Ｍａｇｎｅｔｉｃ邋ｆｌｕｉｄ邋ｓｅａｌ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ邋ｉｎ邋ｂｌｏｏｄ邋ｐｕｍｐ［４５］逡逑國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)磁性液體的研究也做了非常多的工作。逡逑８逡逑

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 關(guān)紅艷;楊逢瑜;王其磊;;磁流體密封液下泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J];排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào);2011年01期

2 王其磊;楊逢瑜;關(guān)紅艷;陳君輝;王順;婁磊;;水輪機(jī)主軸磁流體密封實(shí)驗(yàn)研究[J];潤(rùn)滑與密封;2008年09期

3 宇文麗霞;李德才;何新智;;磁性液體密封耐壓傳遞過(guò)程的分析[J];機(jī)械工程師;2006年06期

4 牛曉坤,鐘偉;磁性液體的應(yīng)用[J];化學(xué)工程師;2004年12期

5 王晨,胡軍,羅偉,嚴(yán)密;磁性液體的研究進(jìn)展[J];金屬功能材料;2003年04期

6 張金升,尹衍升,張淑卿,李嘉,譚訓(xùn)彥,劉英才,孟繁琴;磁性液體及其密封應(yīng)用研究綜述[J];潤(rùn)滑與密封;2003年04期

7 顧紅,徐偉華,王先逵,宋鵬云,李錫蓉,胡明輔;間隙對(duì)磁流體密封水介質(zhì)的影響規(guī)律[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2003年01期

8 劉同岡,劉玉斌,楊志伊;磁流體用于旋轉(zhuǎn)軸液體密封的研究[J];潤(rùn)滑與密封;2001年01期

9 張世偉,楊乃恒,李云奇;用于密封液體的磁流體轉(zhuǎn)軸動(dòng)密封[J];真空;1999年01期

10 許孫曲,許菱;磁性液體密封研究的現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J];磁性材料及器件;1998年03期

本文編號(hào)：2834716