【導(dǎo)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(lián)系QQ360702501. 橫向和軸向振動(dòng)。隨著艦船的大型化和高速化，我國六十年代初開始實(shí)船應(yīng)。用的“油潤滑橡膠環(huán)艉軸密封裝置”在實(shí)船使用中損壞漏油情況較為嚴(yán)重。水箱壁和殼體分別安裝壓力表，對實(shí)驗(yàn)中不同部位的壓力進(jìn)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(jìn)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(shù)和艉軸轉(zhuǎn)速等因素影響。設(shè)計(jì)高性能磁環(huán)、速，能夠使模擬船舶艉軸密封裝置實(shí)現(xiàn)較好密封。敏感、可流動(dòng)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(dá)最大值。 根據(jù)假設(shè)，當(dāng)磁性鏈?zhǔn)軌鹤?形成半圓，即密封間隙等于半圓的直徑時(shí)，密封壓力到達(dá)最大值。現(xiàn)就半飽和濃度分布模型對磁鏈 (圓弧 )上任意節(jié)點(diǎn) A 進(jìn)行受力分析 (如圖 32 ) 其中， T T2分別是相鄰節(jié)點(diǎn) C、 B對節(jié)點(diǎn) A 的拉力， Fp 是 A 點(diǎn)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(yīng)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(lián)系 360702501 32 此結(jié)果說明，在磁性鏈變形成曲率相等的圓弧時(shí)，磁力線上相鄰兩微粒間的拉力 T 大小處處相等，從而驗(yàn)證了當(dāng)磁性鏈?zhǔn)軌鹤冃纬砂雸A時(shí)密封裝置達(dá)到最大密封壓力的假設(shè)。 上述分析說明， A 點(diǎn)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(yīng)的圓心角 2a 成正比。 根據(jù)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(jù)使用狀況采用相應(yīng)的耐壓公式計(jì)算。本文中實(shí)驗(yàn) 采用的多 種型號(hào)磁流體 的 磁性微粒濃度都很大，均達(dá)到了 半飽和濃度，因此適用于半飽和模型進(jìn)行分析。 半飽和濃度分布模型的主要特點(diǎn)是 :在變形過程中沒有新的磁性微粒 補(bǔ)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(wǎng)層數(shù) Lm: dLlLL xm // ?? () 令 )2/()( m a x ?SPT p ???? ，當(dāng) maxTTp ? 時(shí)， 會(huì)達(dá)到最大密封壓力，故單層網(wǎng)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(lián)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(guān)。 以上得出了半飽和濃度磁流體在飽和磁化強(qiáng)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(nèi)油膜的最大密封能力 磁流體最小密封單元內(nèi)油膜的密封能力跟磁流體中磁性微粒的分布模型有關(guān)，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(shí)驗(yàn)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(shù)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(shù)設(shè)計(jì)中，可以不考慮 密封壓力超過 最小密封單元內(nèi)油膜的最大密封能力 。 本章小結(jié) 本章 主要 對 本文中密封裝置 的磁場進(jìn)行了分析，并對 設(shè)計(jì)所采用的 新的磁流體密封耐壓公式進(jìn)行了 推導(dǎo) 。 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(fā)點(diǎn)，先建立磁流體密封模型，再根據(jù)磁流體密封力的最小單元一磁性微粒間的引力，結(jié)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(lián)系 360702501 34 型，推導(dǎo)出相應(yīng)的磁流體密封耐壓公式。 同時(shí)，在推導(dǎo)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(dǎo)過程 雖然 簡單 ， 但是計(jì)算比較復(fù)雜。第二種推導(dǎo) 公式 對磁極的尺寸做 了很多限制 ，無法為磁流體密封設(shè)計(jì)提供更廣泛的指導(dǎo)。 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 35 第四章 影響船舶艉軸磁流體密封能力的因素分析 磁環(huán)性能及尺寸對磁流體密封能力的影響 本文實(shí)驗(yàn)裝置中磁環(huán)采用 的 永久磁鐵， 是 鐵磁材料。鐵磁材料根據(jù)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(huán)的材料時(shí)，應(yīng)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(qū)間是第餓、二象限，在任意一點(diǎn)上，都可以有一個(gè)對應(yīng)的值 B H，單位體積所存儲(chǔ)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(qū)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(shí)就能最大的發(fā)揮永久磁鐵的性能。 磁環(huán) 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(dāng) ggF? 一定時(shí)， HmBm 達(dá)到最大，永久磁鐵的體積最小，這時(shí)，工作點(diǎn)處在最大磁能積處 。 當(dāng)截面積一定時(shí)，長度的增加，可以 增強(qiáng)磁流體密封裝置的密封能力，但是當(dāng)長度增加到一定數(shù)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(jīng)過 準(zhǔn)確計(jì)算，合理經(jīng)濟(jì) 的 設(shè)計(jì) 對 密封 實(shí)驗(yàn) 裝置 的設(shè)計(jì) 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(lián)系 360702501 36 密封間隙內(nèi)的磁場強(qiáng)度與間隙大小有關(guān)，因而密封能力也與間隙的 大小 有關(guān) ， 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(dāng)間隙小于 時(shí)，耐壓能力急劇增強(qiáng)。 為了提高密封壓差，或減小永久磁鐵的體積，密封間隙應(yīng)盡可能取得小些，一般在 的范圍內(nèi)。但同時(shí)應(yīng)該考慮機(jī)械加工 精度的限制，間隙過小時(shí)，則加工費(fèi)用較高，且易導(dǎo)致機(jī)械磨損。軸徑較小時(shí)，間隙可以取得小些；軸徑較大時(shí)，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(nèi)的磁流體形成堅(jiān)實(shí)的磁液環(huán)，達(dá)到較好的密封效果。 密封裝置的磁極的齒型 結(jié)構(gòu)，主要有以下三種 如圖 ： (a)為矩形齒型， (b)為單側(cè)斜角齒型， (c)為雙側(cè)斜角齒型，在多極密封中，一般都只應(yīng)用矩形和雙側(cè)斜角齒型，因此本文只討論分析這兩種齒型的優(yōu)劣。 實(shí)際上，矩形 齒型 比 雙側(cè)斜角齒型 具有 更 大的磁場梯度 ，理論上應(yīng)該具有更強(qiáng)的密封能力，但是雙側(cè)斜角齒型的兩 側(cè)倒角能起到聚集齒端磁通的作用，所以其性能優(yōu)于結(jié)構(gòu) 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(lián)系 360702501 37 三種不 同的磁極齒型結(jié)構(gòu) 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(jìn)而形成密封，因此需要較高的磁導(dǎo)率，即磁極 的磁阻 盡可能的小， 做以下 實(shí)驗(yàn) 進(jìn)行比較。 實(shí)驗(yàn)條件： 室溫 27o C，磁極材料 為 45鋼，采用一個(gè)磁極 （ 7 級精度） ，兩端吸附 N— S 相對的磁環(huán)， 密封間隙為 g=。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果： 表 矩形齒型的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表 n(r/min) 0 1500 )MPaP（? 表 雙側(cè)斜角齒型實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 表 n(r/min) 0 1500 )MPaP（? 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)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(lián)系 360702501 38 這表明矩形齒型的動(dòng)密封能力比靜密封能力強(qiáng) 。 ② %10%100 ??? 可以看出， 雙側(cè)斜角齒型與矩形齒型一樣，其動(dòng)密封能力也比靜密封能力強(qiáng)一些。 ③ %%100 ??? %% ??? 以上兩式說明，在密封條件及轉(zhuǎn)速相同的情況下， 無論是在動(dòng)密封 還是靜密 封 情況下 ， 雙側(cè)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(jié)構(gòu)，因?yàn)樗蛪耗芰Υ螅瑑蓚?cè)耐壓相同，且加工工藝簡單，性能容易保證 。 但液體在工作時(shí)要受到重力的作用， 而雙側(cè)斜角齒型 的磁場梯度大， 兩側(cè)倒角能起到聚集齒端磁通的作用， 磁流體界面穩(wěn)定性好，密封能力較強(qiáng) ，本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也證明了雙側(cè)斜角齒型的密封能力比矩形齒型要好 。 因此本文的實(shí)驗(yàn)裝置選用雙側(cè)斜角齒型 ，下面對雙側(cè)斜角齒型的磁極結(jié)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行分析。 雙側(cè)斜角齒型 結(jié)構(gòu)的密封能力主要受 磁極極尖寬度 b， 斜角 A 的影響 。 雙側(cè)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(nèi)磁場的大小和分布。 b 太小，則極尖飽和，磁阻增大，這時(shí)磁場的邊緣效應(yīng)較強(qiáng)，導(dǎo)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(qū)域，由于磁流體在均勻磁場中發(fā)生位移時(shí) 不受磁場力的作用，因而存在無用磁通，磁 雙側(cè)斜角齒型結(jié)構(gòu) 場的利用率降低。所以極尖寬度 b 需要取適當(dāng)?shù)某叽?，根?jù)磁場計(jì)算的結(jié)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(lián)系 360702501 39 極尖寬度取 b=(4~8)g 較為合理。 雙側(cè)斜角齒型的斜角 A 主要對磁場的磁聚效應(yīng)的影響比較大 。當(dāng)斜角小時(shí)，磁路的等效面積增大，磁場的聚集效應(yīng)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(dá)到飽和，也會(huì)使磁場下降。 圖 是經(jīng)過實(shí)驗(yàn)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(qiáng)， 在這個(gè)區(qū)間內(nèi)，磁場的大小和梯度較強(qiáng)，而且磁場的聚集效應(yīng)比較大， 因而在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)盡量將磁極 斜角 定 在 40176。~60176。左右。 密封壓差與磁極斜角的關(guān)系 因此，在多級密封中，磁極 可以選 用 雙側(cè)斜角齒型結(jié)構(gòu)，磁極寬度 b 及磁極斜角∠ A 均在指定的區(qū)間內(nèi)選擇。 密封級數(shù)對磁流體密封能力的影響 本文中設(shè)計(jì)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(gè)齒下，形成多個(gè)密封環(huán)，每個(gè)密封環(huán)都承受一定的壓差?？梢钥隙ǖ氖牵嗉壝芊鈮翰畲笥趩渭壝芊獾膲翰?， 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(jīng)實(shí)驗(yàn) ，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(lián)系 360702501 40 圖 多級密封壓差的計(jì)算與實(shí)驗(yàn)結(jié)果 由圖 可知， 實(shí)際密封壓差△ P 小于計(jì)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(dá)到極限壓差。 而