【正文】 年無需維修。 (3)可靠性高 :磁流體密封件在正常情況下產(chǎn)生瞬時(shí)過壓擊穿時(shí)，一旦壓力降低至密封可以承受的程度時(shí)，密封效果依然能夠保持。用于真空場合的磁流體密封件一般要求其耐壓能力超過 。 (4)傳輸效率高 :磁流體密封裝置在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，摩擦力極小，無機(jī)械磨損，發(fā)熱低，功率損耗極小，傳輸效率幾乎達(dá) 100 %，功率損耗僅僅考慮軸承的損失。 (5)傳遞速度高 :磁流體密封裝置具有高速運(yùn)轉(zhuǎn)的潛力，可傳遞30000r/min 的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) (6)無污染 :磁流體密封件本身不存在機(jī)械磨損，沒有微粒產(chǎn)生，磁液飽和 蒸汽壓極低，即使在真空狀態(tài)下使用也不會產(chǎn)生污染。 (7)良好的修復(fù)性 :磁流體密封裝置在使用過程中，如果因某些原因造成密封失效，只要內(nèi)部元件功能正常，一般可在現(xiàn)場用較短的時(shí)間就能修復(fù)。 (8)無方向性密封 :如果需要改變承壓方向，對于磁流體密封而言，無需增加任何元件就能實(shí)現(xiàn)。 狀況 20 世紀(jì) 60 年代中期 ,美國首先成功用于解決宇航服可動(dòng)部分的真空密封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(lián)系 360702501 9 以及在失重狀態(tài)下宇宙飛船液體燃料的固定問題。此后磁流體技術(shù)逐漸被人們所認(rèn)識 ,其研究應(yīng)用一直是世界各國十分關(guān)注的前沿課題 。 我國科研工作 者經(jīng)過數(shù)年的潛心研究 ,于 1997 年生產(chǎn)出首批產(chǎn)品。目前國際上僅美、中、俄、日等少數(shù)國家能夠生產(chǎn)。 1966 年，日本東北大學(xué)的下飯坂潤三教授用不同的方法研制成功了磁流體。 60 年代末期，美國成立了磁流體公司，專門從事磁流體及其應(yīng)用的研究。日本，蘇聯(lián)，英國等國家也相繼展開了磁流體技術(shù)的研究，我國是從 70 年代末開始的磁流體技術(shù)的研究，近些年來，我國對磁流體技術(shù)的研究日趨深入： 1996 年，李明生等人做了關(guān)于磁流體密封在水泵中的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)研究，他們在的實(shí)驗(yàn)結(jié)論中提出，由密封軸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的顫動(dòng)、導(dǎo)磁環(huán)內(nèi)徑與泵軸的不同心與 磁流體過熱 (由顫動(dòng)的轉(zhuǎn)軸與磁環(huán)的摩擦、軸速過高、磁流體冷卻不好等造成 )等是造成密封最終失效的重要原因。 1998 年，劉穎等人通過磁流體密封試驗(yàn)觀察了磁流體氣體密封破裂后的自修復(fù)過程，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果認(rèn)為 :加壓速率越大，破裂次數(shù)越多，磁場梯度越小，則自修復(fù)程度越低 。齒級數(shù)過多會降低磁流體密封的自修復(fù)能力，而采用多磁極少齒級密封結(jié)構(gòu)可使磁流體損耗后得到較好的補(bǔ)充，可提高磁流體密封的自修復(fù)能力。 1999 年，張世偉等人論述并用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了防液體密封的承壓機(jī)理和失效機(jī)制。磁流體材料的穩(wěn)定性，即某種磁流體與某種被密封液體間 的互不侵害性，對于防液體密封至關(guān) 重要。 2021 年，顧紅等人通過磁流體密封水介質(zhì)的試驗(yàn)，分析了磁流體密封破裂后的修復(fù)過程，考察了導(dǎo)致磁流體密封破裂的因素對自修復(fù)的影響程度。 密封件是保證機(jī)械裝備高效、長期、安全和穩(wěn)定運(yùn)行的重要基礎(chǔ)件，其技術(shù)水平、質(zhì)量及性能直接影響配套主機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量和運(yùn)行可靠性。我國密封材料及制品經(jīng)過十多年的發(fā)展和技術(shù)引進(jìn)，形成了一定的生產(chǎn)能力和規(guī)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(lián)系 360702501 10 一般產(chǎn)品能滿足各類主機(jī)的配套要求，但高壓、高速、精密、耐高溫、低溫和耐腐蝕的密封件與國際水平有較大差距。 磁流體密封的突出優(yōu)點(diǎn) :具有零泄漏，高轉(zhuǎn)速，高可靠性，結(jié)構(gòu)簡單。用其它密封技術(shù)，例如彈膠物、油封、磁性聯(lián)軸節(jié)和橡膠墊圈等均有泄漏、壽命短、速度慢、常常需要維修等缺點(diǎn)。磁流體密封在要求真空、防塵、或封氣體等特殊環(huán)境中的動(dòng)態(tài)密封最為適用。 在國外，磁流體旋轉(zhuǎn)動(dòng)密封在真空低壓密封上的技術(shù)己經(jīng)相當(dāng)成熟，并已經(jīng)實(shí)現(xiàn)部分工業(yè)化。國內(nèi)的磁流體密封技術(shù)，目前也主要用在真空、防塵的氣體動(dòng)密封，廣泛應(yīng)用于 X 射線轉(zhuǎn)靶衍射儀、單晶爐、大功率激光器、計(jì)算機(jī)等精密儀器的轉(zhuǎn)軸動(dòng)密封 。 具體 應(yīng)用如下： (1)動(dòng)態(tài)密封是最早開發(fā)和應(yīng)用 的磁流體應(yīng)用技術(shù)，其應(yīng)用領(lǐng)域包括半導(dǎo)體加工、光學(xué)纖維、激光器、 x 射線裝置、熱處理設(shè)備、硅單晶多晶爐和航空電子技術(shù)等。這種密封體系的主要特點(diǎn)是 :密封性能好 (真空密封時(shí)可滿足107 Pa 的真空度的要求 )，幾乎無泄漏 (泄漏量最高可小于 1012m3/(Pa s))，因密封產(chǎn)生的阻尼小 (效率可達(dá) 99 % )，使用壽命長 （ 一般可長達(dá) 10 年之久，且更換磁流體后還可繼續(xù)使用 )。但對于高壓密封、高速密封和高溫密封則需要進(jìn)行不同的處理。對于高壓密封，由于密封能力主要靠各級密封 (一般每級可密封 2080KPa)的壓力和，而且 當(dāng)密封級數(shù)超過一定的級數(shù) (一般為 70 80級 )后，密封能力就不再提高，所以一般采用壓力平衡或組合密封的方式來達(dá)到較高壓力的密封 。高速密封主要考慮磁流體的離心力和運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的熱與溫度，溫度過高時(shí)需采用循環(huán)水冷卻，離心力的限制主要與磁流體的性能和磁場強(qiáng)度有關(guān) 。高溫密封則是磁流體密封最薄弱的，由于溫度超過永久磁鐵和磁流體許可溫度后，磁場強(qiáng)度急劇下降，磁流體的飽和磁化強(qiáng)度也急劇下降，從而使密封裝置失去密封能力。 (2)隔絕密封是利用磁流體來對關(guān)鍵元件進(jìn)行保護(hù)的密封方式。現(xiàn)已把此類密封應(yīng)用于各部門各行業(yè)，如紡織 、計(jì)算機(jī)、機(jī)械和自動(dòng)化設(shè)備上。在紡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(lián)系 360702501 11 織工業(yè)中，磁流體隔絕密封用來保護(hù)電動(dòng)機(jī)軸承免受纖維污染。在機(jī)床中磁流體密封可在含碎屑的切削液和軸襯潤滑油之間形成可靠的隔絕層，從而延長軸承壽命。為了保護(hù)半導(dǎo)體生產(chǎn)車間的清潔機(jī)器人不受油污和微粒的污染，機(jī)器人所有的運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)都采用磁流體密封來保證極高的環(huán)境要求。 (3)特殊機(jī)械密封是把磁流體密封應(yīng)用于具有特殊目的的密封，壓力范圍一般在 106106Pa，如應(yīng)用最多的真空密封、鉸孔閥和壓力聚集器、磁流體軸承、水陸兩用坦克動(dòng)力傳遞軸的密封等，具有密封可靠，結(jié)構(gòu)簡單，維修少，壽命 長等特點(diǎn)。 (4)環(huán)境密封在環(huán)境保護(hù)中起著重要作用。在化工廠、核電廠、冶煉廠等排放污染環(huán)境的揮發(fā)性物質(zhì)和危險(xiǎn)物的位置，除了配件、閥門和接頭外，主要是泵。采用一級機(jī)械密封和一級磁流體密封，可使泄漏或排放水平降到零。普通的環(huán)境磁流體密封壓力小于 5 105Pa,溫度小于 80 OC，轉(zhuǎn)速小于 5 000 r/min，目前已經(jīng)有使用超過 8 年無泄漏的報(bào)道。 本文研究的主要內(nèi)容 本文 將磁流體密封技術(shù)應(yīng)用于船舶艉軸密封上 ， 通過自己設(shè)定實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，依據(jù)新推導(dǎo)的密封耐壓公式，設(shè)計(jì)出船舶艉軸磁流體密封實(shí)驗(yàn)裝置 。 并且依據(jù) 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對影響船舶艉軸密封實(shí)驗(yàn)裝置的因素進(jìn)行了分析。 1．確定船舶艉軸磁流體密封實(shí)驗(yàn)裝置的總體方案。 2．依據(jù)密封壓力，對船舶艉軸磁流體密封實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行設(shè)計(jì) ，對該裝置的具體環(huán)節(jié)，如磁環(huán)、磁極、 軸 套、電機(jī)等進(jìn)行計(jì)算與選擇 。 3．對密封裝置的磁場進(jìn)行分析與計(jì)算，并對磁流體密封常用耐壓公式 及本文采用的新的耐壓公式 進(jìn)行推導(dǎo)。 4．利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對影響船舶艉軸磁流體密封能力的因素進(jìn)行分析 ，總結(jié)出一些規(guī)律 。 5．繪制出船舶艉軸磁流體密封實(shí)驗(yàn)裝置的裝配圖 和重要部件的零件圖 。 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(lián)系 360702501 12 第 2 章 船舶艉軸 磁流體密封實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì) 2． 1引言 船舶艉軸磁流體密封實(shí)驗(yàn)裝置 是以 海水 為被密封介質(zhì)，對三種基液 類型的多個(gè) 型號 磁流體進(jìn)行船舶艉軸磁流體密封應(yīng)用模擬試驗(yàn)， 以取得不同基液的磁流體對密封能力的 數(shù)據(jù) ， 對 不同基液 的 磁流體 密封 海 水的 的性能 進(jìn)行分析 。 磁流體密封實(shí)驗(yàn)裝置的總體方案設(shè)計(jì) 磁流體密封實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)基本原則 機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足的基本要求： 根據(jù)生產(chǎn)及生活的需要不同，設(shè)計(jì)的機(jī)械種類也不盡相同，但設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足的基本要求是相同的，這些基本要求是： (1). 使用功能要求：就是要求所設(shè)計(jì)的機(jī)械應(yīng)具有預(yù)定的使用功能， 即能夠保證執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)所需的運(yùn)動(dòng)，又能保證組成機(jī)械的零，部件工作可靠，有適當(dāng)?shù)膲勖?，而且使用，維修方便。這是機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求。 (2). 工藝性要求：所設(shè)計(jì)的機(jī)械無論總體方案還是各部分的結(jié)構(gòu)方案，在滿足使用要求的情況下應(yīng)盡量簡單，實(shí)用，在毛坯制造，機(jī)械加工，裝配，維修等方面都具有良好的工藝性，合理的選用材料，盡可能地選用標(biāo)準(zhǔn)件。 (3). 經(jīng)濟(jì)性要求：經(jīng)濟(jì)性要求是一個(gè)綜合指標(biāo)，他體現(xiàn)于機(jī)械的設(shè)計(jì)，制造及使用的過程中，因此，設(shè)計(jì)機(jī)械時(shí)應(yīng)全面綜合地考慮。 此外還有便于拆裝和運(yùn)輸?shù)囊蠹伴L期保持工作精度的要求等 。 本文的 實(shí)驗(yàn)裝置，需要進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)，要進(jìn)行很多次的拆卸、安裝，所以應(yīng)該 側(cè)重于 實(shí)用、易拆卸等進(jìn)行元件選擇，在此基礎(chǔ)上，盡量使精度較高，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的精確性。 磁流體密封實(shí)驗(yàn)裝置的具體 結(jié)構(gòu) 該裝置主要由密封殼體、磁環(huán)、磁極、傳動(dòng)和施壓裝置組成。殼體部分包括有非導(dǎo)磁性的青銅材料制成的筒形殼體 、 端蓋 和 底座構(gòu)成，其內(nèi)徑與尺寸相同的磁極形成過渡配合 ， 殼體沿軸線方向開出與每極段密封腔相連通的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(lián)系 360702501 13 三個(gè)壓力表測試孔 。 由永磁材料制成的永久磁環(huán)沿軸分布；每極端各吸附一塊由 45鋼制成的磁極組成一個(gè)極段的“磁源” ，每組“磁源”做 NN、 SS 異向的 軸 向串接。 電動(dòng)機(jī)通過一級 V 帶傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的減速，這種方案較易實(shí)現(xiàn)，其缺點(diǎn)是并不很精確，對于研究船舶艉軸轉(zhuǎn)速與 船舶艉軸磁流體密封耐壓能力的定量關(guān)系有影響，但是，最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對于實(shí)現(xiàn)定性分析沒有明顯影響，證明這種傳動(dòng)方式還是較為成功的。 裝置的模擬艉軸的尾端采用平鍵聯(lián)接一個(gè)外徑 D=110mm、孔徑 d=8mm 船舶水池自行模用巴氏合金四葉螺旋槳；螺旋槳部分置于密封耐壓倉內(nèi)，倉殼正上方開出一個(gè)高壓表孔，倉后壁開出一個(gè)泵管孔與 4MPa 的手搖泵相聯(lián)。 上述即構(gòu)成本文所述的磁流 體密封實(shí)驗(yàn)裝置，該密封實(shí)驗(yàn)裝置 的示意簡圖如 圖 ： 1電動(dòng)機(jī) 2 V 帶 輪 3密封殼體 4 模擬船舶艉軸 5 螺旋槳 6水箱 7溢流閥 8 泵 9 水槽 圖 船舶艉軸磁流體密封裝置示意簡圖 船舶艉軸磁流體密封實(shí)驗(yàn)裝置的主要參數(shù)設(shè)計(jì) 密封實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)目標(biāo)及材料選擇 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(lián)系 360702501 14 (1)設(shè)計(jì)目標(biāo) :密封對象：海水 密封 壓力 ： 2MPa 密封軸： ?? 20mm 的 模擬船舶艉軸 (2)磁源的選擇 :磁源采用 N35 號磁 環(huán) (磁能 積 為 199kJ/m3)，軸向充磁 ，即磁力線方向沿軸向分布 。 (3)磁流體 的選擇： 由于實(shí)驗(yàn)需要進(jìn)行不同磁流體對 密封裝置密封能力的影響的分析，因此選擇了多種型號的磁流體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 各型號及性能如 表： 表 各型號磁流體的性能指標(biāo) 型號 指標(biāo) HJY 06 HJY 07 HJY 09 HJN 10 HJN 11 HJN 13 HS水 HS海水 外觀 黑 色 膠 體 黑色液體 黑色液體 載體 3 主 軸 油 水 海水 密度（ 250C） g/cm3 粘度（ 250C） Pa S 磁飽和強(qiáng)度 105A/m 6 2 6 9 (4)套筒 、 轉(zhuǎn)軸、及磁極 材料的選擇： 由磁流體密封原理可以知道，磁力線經(jīng)過磁環(huán)、磁極、轉(zhuǎn)軸形成一個(gè)磁回路 ，為了避免磁力線經(jīng)過套筒 的損耗，因此套筒的材料，應(yīng)該選擇非導(dǎo)磁 材 料，本文所采用的是青銅材料， 它是非導(dǎo)磁材料，而且加工性能較好。轉(zhuǎn)軸及磁極選擇 45鋼 ， 這種材料的導(dǎo)磁率相對較高， 在磁感應(yīng)強(qiáng)度為 2T 時(shí)接近磁化飽和。 磁極也可以選擇純鐵，純鐵的磁導(dǎo)率比 45鋼更高，但是純鐵的加工性能極差， 不易加工，因此本文選用 45鋼。 (5)磁極齒型及密封間隙：通過磁極兩種齒型的磁導(dǎo)率分析，可以得出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(lián)系 360702501 15 梯形齒型的磁導(dǎo)率比矩形齒型的高，因此， 本文選擇梯形齒型。 為了提高密封能力，或減小磁環(huán)的體積，密封間隙應(yīng)該盡可能的小，一般在 之間，在軸徑較小時(shí) ，間隙可以取得小些，因此本文取密封 間隙的值為 。 (1)安全系數(shù) :安全系數(shù) 選擇 ， 即設(shè)計(jì)密封壓力為 實(shí)際 需要密封壓力的 1. 5 倍，需要的密封壓力為 2MPa，所以設(shè)計(jì)的密封壓力為 2 =. (2)選擇密封間隙及確定磁極和磁環(huán)的組合方式 ： 根據(jù)密封軸徑和設(shè)計(jì)密封壓力等選擇密封間隙 ，確定密封間隙為 。 組合方式為 一個(gè)磁環(huán)配合兩個(gè)磁極使用，兩個(gè)磁極分別放置在磁環(huán)兩端，相鄰磁環(huán)同極性相對放置。 (3)設(shè)計(jì)軸的磁通 :對照 45鋼的磁化 飽和 曲線表， 表 45鋼的磁化飽和曲線 表 B（ Gs) H (A/cm) 相對磁