磁流體密封畢業設計說明書-資料下載頁

【導讀】此說明書為完整版本，下載無須修改，直接可用！需要圖紙請聯系QQ360702501. 橫向和軸向振動。隨著艦船的大型化和高速化，我國六十年代初開始實船應。用的“油潤滑橡膠環艉軸密封裝置”在實船使用中損壞漏油情況較為嚴重。水箱壁和殼體分別安裝壓力表，對實驗中不同部位的壓力進行測量，得。到各磁極處密封壓力，分析磁流體密封裝置密封能力的影響因素。基液的磁流體分別進行測試，分析不同基液的磁流體的密封性能。密封間隙、磁流體性能、密封級數和艉軸轉速等因素影響。設計高性能磁環、速，能夠使模擬船舶艉軸密封裝置實現較好密封。敏感、可流動的液體磁性材料。磁流體自問世以來，在研磨、拋光、潤滑、

　　

【正文】 nm, 分散劑 :包裹后平均粒徑為 50nm。，密封壓力到達最大值。 根據假設，當磁性鏈受壓變 形成半圓，即密封間隙等于半圓的直徑時，密封壓力到達最大值?，F就半飽和濃度分布模型對磁鏈 (圓弧 )上任意節點 A 進行受力分析 (如圖 32 ) 其中， T T2分別是相鄰節點 C、 B對節點 A 的拉力， Fp 是 A 點受到壓力的作用力， C1 C2 , C3分別是 T1, T2, Fp 與水平軸 x 的夾角， ? 是 ?AB ， ?AC 對應的圓周角，有 : ?? ??? CC 2/1 圖 磁性微粒的受力分析 ?? ???? CC 2/2 列出平衡方程 : x 軸 : )c o s ()c o s ()c o s ( 1122 CTCTCF P ????? Y 軸 : )c o s ()c o s ()c o s ( 2221 CTCTCF P ????? 因 ? 很小， 所以 ???sin ，由 以上兩式 解得 T=T1=T2=Fp/(2sin(? ))? Fp/(2? ) () 此說明書為完整版本，下載無須修改，直接可用！需要圖紙請聯系 360702501 32 此結果說明，在磁性鏈變形成曲率相等的圓弧時，磁力線上相鄰兩微粒間的拉力 T 大小處處相等，從而驗證了當磁性鏈受壓變形成半圓時密封裝置達到最大密封壓力的假設。 上述分析說明， A 點可承受壓力的最大作用力 Fp 與變形后相鄰兩磁性微粒所占圓弧對應的圓心角 2a 成正比。 根據密封間隙中磁流體濃度的不同，在有些場合，在密封間隙中磁流體的濃度要比使用前要高，所以還要根據使用狀況采用相應的耐壓公式計算。本文中實驗 采用的多 種型號磁流體 的 磁性微粒濃度都很大，均達到了 半飽和濃度，因此適用于半飽和模型進行分析。 半飽和濃度分布模型的主要特點是 :在變形過程中沒有新的磁性微粒 補充，變形后，磁性鏈上微粒的間距大于粒徑且在磁性鏈上均勻分布，而變形前后，磁性鏈之間的距離都等于粒徑。 磁性鏈上微粒的間距 h: 22 dNh ??? ?? () 最小密封單元上壓力的作用面積 ? S: dhS ??? () 最小密封單元上壓力的作用力 Fp: SpFp ???? () 網層數 Lm: dLlLL xm // ?? () 令 )2/()( m a x ?SPT p ???? ，當 maxTTp ? 時， 會達到最大密封壓力，故單層網的密封壓力 maxP? ： STP ???? /2m a xm a x ? () 總的最大密封壓力 maxP bh hTdLSTdLPLPm ?????? ?????? )/(2)(2)( m a xm a xm a xm a x ?? 此說明書為完整版本，下載無須修改，直接可用！需要圖紙請聯系 360702501 33 化簡得 2m axm ax 2 dTLP ??? ? () 在此模型中，微粒的間距 較 大，最小密封單元受到的壓力大，但微粒間引力合力的角度小， 形成的 合力也 較 大，密封壓力與磁性鏈上微粒的間距無關。 以上得出了半飽和濃度磁流體在飽和磁化強度下的最大密封 耐壓公式 ，密封耐壓能力與密封齒厚、磁性微粒間的最大引力成正比，與磁性微粒粒徑的平方、密封間隙成反比。 最小密封單元內油膜的最大密封能力 磁流體最小密封單元內油膜的密封能力跟磁流體中磁性微粒的分布模型有關，不同磁性微粒的分布模型有著不同的油 膜密封面積和不同的表面張力作用線。 本文只討論與實驗選用的磁流體 即半飽和濃度的磁流體的 油膜所能承受的最大壓力。 dddSdPoil?? ???? 2)2( ????? () 將數值代入上式得 931050 1012022??? ???? dPoi l ?= aP610? 在本裝置中，所需要承受的密封壓力為 2MPa，小于 ， 因此在 密封裝置的參數設計中，可以不考慮 密封壓力超過 最小密封單元內油膜的最大密封能力 。 本章小結 本章 主要 對 本文中密封裝置 的磁場進行了分析，并對 設計所采用的 新的磁流體密封耐壓公式進行了 推導 。 新的磁流體密封耐壓公式 是 以磁流體的表面張力的分析為出發點，先建立磁流體密封模型，再根據磁流體密封力的最小單元一磁性微粒間的引力，結合磁性微粒在磁場下可能存在的濃度分布模此說明書為完整版本，下載無須修改，直接可用！需要圖紙請聯系 360702501 34 型，推導出相應的磁流體密封耐壓公式。 同時，在推導之前，對兩種常見的磁流體密封耐壓公式作了簡要介紹，但是這兩種 公式 ，都 沒有揭露磁流體密封力的具體來源 。而且第一種推導過程 雖然 簡單 ， 但是計算比較復雜。第二種推導 公式 對磁極的尺寸做 了很多限制 ，無法為磁流體密封設計提供更廣泛的指導。 此說明書為完整版本，下載無須修改，直接可用！需要圖紙請聯系 360702501 35 第四章 影響船舶艉軸磁流體密封能力的因素分析 磁環性能及尺寸對磁流體密封能力的影響 本文實驗裝置中磁環采用 的 永久磁鐵， 是 鐵磁材料。鐵磁材料根據磁滯回線的不同，可分為軟磁材料和硬磁材料。 永久磁鐵即屬于硬磁材料，相對與軟磁材料，其磁滯回線 寬，剩磁 Br，矯頑力 Hc 均很大。對于永久磁鐵而言， Br、 Hc 越大，表明其性能越好，因此， 在選用磁環的材料時，應選擇剩磁 Br、 矯頑力Hc 都比 較大的永久磁鐵。 永久磁鐵工作區間是第餓、二象限，在任意一點上，都可以有一個對應的值 B H，單位體積所存儲的能量為 BH/2，這就是 永久磁鐵的磁能積 。永久磁鐵的工作區間 ，即其退磁曲線 如 退磁曲線 所示 。對于一般退磁曲線， （ BH/2） max 多生在 B=Br/2 處， 此時就能最大的發揮永久磁鐵的性能。 磁環 尺寸對磁流體密封能力的影響 由 公式 Vm=26 )/(2 HmBmF gg ? 可以看出，當 ggF? 一定時， HmBm 達到最大，永久磁鐵的體積最小，這時，工作點處在最大磁能積處 。 當截面積一定時，長度的增加，可以 增強磁流體密封裝置的密封能力，但是當長度增加到一定數值后，密封耐壓能力的變化很小 ，并趨于極限值，其原因在于磁路的總磁通變化較小 并趨于恒值。 因此， 經過 準確計算，合理經濟 的 設計 對 密封 實驗 裝置 的設計 是很有必要的。 4． 2密封間隙對磁流體的密封能力的影響 此說明書為完整版本，下載無須修改，直接可用！需要圖紙請聯系 360702501 36 密封間隙內的磁場強度與間隙大小有關，因而密封能力也與間隙的 大小 有關 ， 密封壓差 隨間隙的變化如圖 所示 。 可以看出，密封壓差總體上 隨密封間隙的變小而增大 ，減小密封間隙可以使磁場增大，從而可以提高密封耐壓能力，密封耐壓能力對 密封壓差隨密封間隙的變化 密封間隙很敏感，特別是當間隙小于 時，耐壓能力急劇增強。 為了提高密封壓差，或減小永久磁鐵的體積，密封間隙應盡可能取得小些，一般在 的范圍內。但同時應該考慮機械加工 精度的限制，間隙過小時，則加工費用較高，且易導致機械磨損。軸徑較小時，間隙可以取得小些；軸徑較大時，間隙可以取得大些。 4． 3磁極齒型的選擇對磁流體密 封能力的影響 齒型的選擇原則，是在不使磁回路的磁阻增加太多的情況下，使密封間隙內的磁流體形成堅實的磁液環，達到較好的密封效果。 密封裝置的磁極的齒型 結構，主要有以下三種 如圖 ： (a)為矩形齒型， (b)為單側斜角齒型， (c)為雙側斜角齒型，在多極密封中，一般都只應用矩形和雙側斜角齒型，因此本文只討論分析這兩種齒型的優劣。 實際上，矩形 齒型 比 雙側斜角齒型 具有 更 大的磁場梯度 ，理論上應該具有更強的密封能力，但是雙側斜角齒型的兩 側倒角能起到聚集齒端磁通的作用，所以其性能優于結構 矩形齒型。 此說明書為完整版本，下載無須修改，直接可用！需要圖紙請聯系 360702501 37 三種不 同的磁極齒型結構 在密封裝置中，磁極的主要作用是形成磁回路 ， 使磁力線穿過磁流體進而形成密封，因此需要較高的磁導率，即磁極 的磁阻 盡可能的小， 做以下 實驗 進行比較。 實驗條件： 室溫 27o C，磁極材料 為 45鋼，采用一個磁極 （ 7 級精度） ，兩端吸附 N— S 相對的磁環， 密封間隙為 g=。 實驗結果： 表 矩形齒型的實驗數據表 n(r/min) 0 1500 )MPaP（? 表 雙側斜角齒型實驗數據 表 n(r/min) 0 1500 )MPaP（? 實驗數據分析： ① %12% ??? 此說明書為完整版本，下載無須修改，直接可用！需要圖紙請聯系 360702501 38 這表明矩形齒型的動密封能力比靜密封能力強 。 ② %10%100 ??? 可以看出， 雙側斜角齒型與矩形齒型一樣，其動密封能力也比靜密封能力強一些。 ③ %%100 ??? %% ??? 以上兩式說明，在密封條件及轉速相同的情況下， 無論是在動密封 還是靜密 封 情況下 ， 雙側斜角齒型的密封能力比矩形 齒型 要好 。 對于多級密封，一般都采用矩形齒結構，因為它耐壓能力大，兩側耐壓相同，且加工工藝簡單，性能容易保證 。 但液體在工作時要受到重力的作用， 而雙側斜角齒型 的磁場梯度大， 兩側倒角能起到聚集齒端磁通的作用， 磁流體界面穩定性好，密封能力較強 ，本實驗的實驗結果也證明了雙側斜角齒型的密封能力比矩形齒型要好 。 因此本文的實驗裝置選用雙側斜角齒型 ，下面對雙側斜角齒型的磁極結構的相關參數進行分析。 雙側斜角齒型 結構的密封能力主要受 磁極極尖寬度 b， 斜角 A 的影響 。 雙側斜角齒型的形 狀 如圖 所示： 極尖寬度 b 的大小，主要影響磁極間隙內磁場的大小和分布。 b 太小，則極尖飽和，磁阻增大，這時磁場的邊緣效應較強，導致極尖下的磁場減弱。反過來， b過大 ，則在極尖下存在磁場均勻的區域，由于磁流體在均勻磁場中發生位移時 不受磁場力的作用，因而存在無用磁通，磁 雙側斜角齒型結構 場的利用率降低。所以極尖寬度 b 需要取適當的尺寸，根據磁場計算的結果，此說明書為完整版本，下載無須修改，直接可用！需要圖紙請聯系 360702501 39 極尖寬度取 b=(4~8)g 較為合理。 雙側斜角齒型的斜角 A 主要對磁場的磁聚效應的影響比較大 。當斜角小時，磁路的等效面積增大，磁場的聚集效應小 ，磁場的大小和梯度均減小。斜角 過大，則磁路的磁阻增大，極尖達到飽和，也會使磁場下降。 圖 是經過實驗繪出的曲線： 由曲線可以看出，在其他條件相同的情況下，密封壓差 與磁極斜角 并不成正比，而是與上面的分析一致，既不能過大，也不能過小。曲線表明，密封能力在 40176。 ~60176。左右比較強， 在這個區間內，磁場的大小和梯度較強，而且磁場的聚集效應比較大， 因而在設計過程中，應盡量將磁極 斜角 定 在 40176。~60176。左右。 密封壓差與磁極斜角的關系 因此，在多級密封中，磁極 可以選 用 雙側斜角齒型結構，磁極寬度 b 及磁極斜角∠ A 均在指定的區間內選擇。 密封級數對磁流體密封能力的影響 本文中設計的密封裝置采用多極多級密封， 在多級密封中，磁流體分布在各個齒下，形成多個密封環，每個密封環都承受一定的壓差?？梢钥隙ǖ氖?，多級密封壓差大于單級密封的壓差， 多級密封所承受的密封壓差為各級所承受的密封壓差之和 。 但是多級密封總的極限密封壓差 并不等于每一級的極限密封壓差之和。 經實驗 ，繪制出 以下 曲線圖 此說明書為完整版本，下載無須修改，直接可用！需要圖紙請聯系 360702501 40 圖 多級密封壓差的計算與實驗結果 由圖 可知， 實際密封壓差△ P 小于計算密封壓差 ， 主要是由于在臨界情況下，各齒下的磁流體量不同，不是每級密封都能達到極限壓差。 而