【正文】 齒邊的有效微小單元磁導(dǎo) ? Pc y yxySPc ???? )2(00 ?????? () 其中， 0? 為真空磁導(dǎo)率。 (3)穩(wěn)態(tài)非線性強(qiáng)磁場 由于磁流體密封以 永 磁體作為磁源，密封件間裝配關(guān)系固定，且沒有其它干擾因素，因此磁流體密封的磁場是一個穩(wěn)態(tài)磁場此外密封間隙中的磁場很強(qiáng)，往往接近導(dǎo)磁材料的飽和磁化點，這使得部分磁介質(zhì)總要上作在介質(zhì)磁導(dǎo)率變化很大的非 線 性 階段。其磁場 由于裝置自身結(jié)構(gòu)的特點， 具有如下特征 : (1)磁場的對稱性 本文 的磁流體密封是一個軸對稱結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)的對稱性導(dǎo)致了磁場具有軸 對稱 。 磁流體密封裝置中，采用聚磁結(jié)構(gòu)，使得密封 間隙內(nèi)磁場強(qiáng)度遠(yuǎn)高于間隙外磁場，這樣，在密封間隙中注人磁流體后，磁流體被吸附在密封間隙中并將其充滿，并且處于對稱的位置。接著 進(jìn)行了 各部件的材料 選擇及參數(shù)設(shè)計，主要是單級 磁通、單級密封能力、密封裝置所需磁極對數(shù)、電機(jī)及傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計。 由 )(2) 21021 ddadd ????（ 計算 得 4460 ??a a0 取 250 即 可滿足要求。 d1 =75 則2d=id1 (1）? =2 75 = mm148? V=? d1 n= =由于 sm/ 〈〈 ，即 V帶轉(zhuǎn)速在要求的范圍內(nèi)，可以選用。 2）選擇帶型 由 Pc= n=1500r/min 可以查普通 V 帶選型圖，得出應(yīng)該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 20 的帶型為 A系列。因此，本文實驗裝置選用 V 帶傳動 ，并依據(jù) V 帶傳動的設(shè)計步驟進(jìn)行以下設(shè)計： 1）確定計算功率 Pc Pc= AK P= ?? = 式中 P—— 傳遞的名義功率， kW。其缺點是 由于存在彈性滑動和打滑現(xiàn)象，不能保持穩(wěn)定的平均傳動比 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，最終的實驗結(jié)果對于實現(xiàn)定性分析沒有明顯影響，證明這種傳動方式還是較為成功的。傳動比穩(wěn)定 傳動比穩(wěn)定往往是對傳動性能的基本要求。 節(jié)構(gòu)緊湊，在同樣的使用條件下，齒輪傳動所需的空間尺寸一般比較小 。 在傳動機(jī)構(gòu)中， 主要考慮了齒輪傳動和帶傳動兩種傳動方式，兩種傳動方式各有其特點，需要綜合考慮本文密封裝置的需要。 船舶艉軸磁流體密封實驗裝置的動力源及傳動裝置的設(shè)計 密封實驗裝置電動機(jī)的選擇 螺旋槳的設(shè)計旋轉(zhuǎn)速度 n=750r/min（這個轉(zhuǎn)速是水面艦船主推常規(guī)轉(zhuǎn)速） ， 為了便于換樣試驗的拆裝方便， 及價格因素的考慮， 采用 550W、同步轉(zhuǎn)速 1500r/min 的 Y8014 的 Y 系列三相異步電動機(jī)。 1） 密封磁極 的長度 L1 L1 = 2n h=2 12 310? =36 310? m 其中， h 是密封齒的厚度。再根據(jù)磁環(huán)磁通量、磁環(huán)的最大剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度確定等磁環(huán)的外徑。在磁環(huán)的尺寸參數(shù)中，磁環(huán)的內(nèi)徑可根據(jù)密封軸的直徑確定，磁環(huán)的內(nèi)徑要比密封軸稍大 (比如大 10 mm)。 ?? 2m a x1 /23 ????? TLP () 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 17 其中 L 是磁極的齒寬， ? 模擬艉軸的直徑，2max ggg AHBT ?＝ 1012N d為微粒直徑， ? 為間隙 將值代入 式 ()得 3291231 % ???? ??? ??????? ）（P =45360Pa (3)單個磁回路的最大密封能力 maxP maxP =2n?P=2 12 45360 =1089000 (4)需要的磁回路個數(shù) 即磁極對數(shù) m: 8900 0103 6 ???m 由于磁極對數(shù)不可能取小數(shù)，因此 取磁極對數(shù) m=3。根據(jù)單磁極的最大密封級數(shù)和單齒的密封能力計算單磁極的最大密封能力，而由根據(jù)總的設(shè)計密封壓力、單齒的密封能力得到需要總的密封級數(shù)。 (3)設(shè)計軸的磁通 :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) 相對磁導(dǎo)率 5250 5 836 10100 10 800 12550 25 405 14550 50 233 16200 70 200 17500 100 140 18400 150 97 磁環(huán)的磁感應(yīng)強(qiáng)度可知，選擇 B==(此時的相對磁導(dǎo)率約為 200 )作為 模擬 軸上的設(shè)計磁感應(yīng)強(qiáng)度，而軸的橫截面積為 S S= 42?? 而通過軸上的設(shè)計磁通為 ? 2 ????? ??SB = 104Wb 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 16 (4)設(shè)計磁環(huán)磁通 m? :漏磁系數(shù) Kf采用 1. 3 設(shè)計值，總需要磁通 0? 0? ? Kf ? 考慮到主磁回路在密封間隙處的磁漏，總需要磁通和磁環(huán)磁通按 1: 1. 2的比例選 擇磁環(huán)磁通 m? m? = 0? = 104Wb = 104Wb (5)密封間隙 處 的設(shè)計磁感應(yīng)強(qiáng)度 :為了保證密封間隙處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B? 3000Gs，按 : 1 的比例設(shè)計密封間隙中磁感應(yīng)強(qiáng)度，即密封間隙 處 的設(shè)計磁感應(yīng)強(qiáng)度為 。 (1)安全系數(shù) :安全系數(shù) 選擇 ， 即設(shè)計密封壓力為 實際 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)計密封壓力等選擇密封間隙 ，確定密封間隙為 。 (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。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 時接近磁化飽和。 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 上述即構(gòu)成本文所述的磁流 體密封實驗裝置，該密封實驗裝置 的示意簡圖如 圖 ： 1電動機(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驗裝置的主要參數(shù)設(shè)計 密封實驗裝置的設(shè)計目標(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 。 電動機(jī)通過一級 V 帶傳動，實現(xiàn)電動機(jī)的減速，這種方案較易實現(xiàn)，其缺點是并不很精確，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，最終的實驗結(jié)果對于實現(xiàn)定性分析沒有明顯影響，證明這種傳動方式還是較為成功的。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 三個壓力表測試孔 。 本文的 實驗裝置，需要進(jìn)行大量的實驗，要進(jìn)行很多次的拆卸、安裝，所以應(yīng)該 側(cè)重于 實用、易拆卸等進(jìn)行元件選擇，在此基礎(chǔ)上，盡量使精度較高，實現(xiàn)實驗的精確性。 (3). 經(jīng)濟(jì)性要求：經(jīng)濟(jì)性要求是一個綜合指標(biāo)，他體現(xiàn)于機(jī)械的設(shè)計，制造及使用的過程中，因此，設(shè)計機(jī)械時應(yīng)全面綜合地考慮。這是機(jī)械設(shè)計的基本要求。 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 磁流體密封實驗裝置的設(shè)計 2． 1引言 船舶艉軸磁流體密封實驗裝置 是以 海水 為被密封介質(zhì)，對三種基液 類型的多個 型號 磁流體進(jìn)行船舶艉軸磁流體密封應(yīng)用模擬試驗， 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 。 4．利用實驗數(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 。 2．依據(jù)密封壓力，對船舶艉軸磁流體密封實驗裝置進(jìn)行設(shè)計 ，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)行計算與選擇 。 并且依據(jù) 實驗數(shù)據(jù)，對影響船舶艉軸密封實驗裝置的因素進(jìn)行了分析。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 年無泄漏的報道。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)和危險物的位置，除了配件、閥門和接頭外，主要是泵。 (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。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。現(xiàn)已把此類密封應(yīng)用于各部門各行業(yè)，如紡織 、計算機(jī)、機(jī)械和自動化設(shè)備上。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。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 。 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 )。 具體 應(yīng)用如下： (1)動態(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。 在國外，磁流體旋轉(zhuǎn)動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)實現(xiàn)部分工業(yè)化。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。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。 2021 年，顧紅等人通過磁流體密封水介質(zhì)的試驗，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。 1999 年，張世偉等人論述并用實驗驗證了防液體密封的承壓機(jī)理和失效機(jī)制。 1998 年，劉穎等人通過磁流體密封試驗觀察了磁流體氣體密封破裂后的自修復(fù)過程，其實驗結(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 。 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。目前國際上僅美、中、俄、日等少數(shù)國家能夠生產(chǎn)。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 。 (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現(xiàn)。 (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 (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。用于真空場合的磁流體密封件一般要求其耐壓能力超過 。 (2)密封結(jié)構(gòu)壽命長 :用于真空場合密封的磁流體的載液是一種惰性、穩(wěn)定、低蒸汽壓的二酩基有機(jī)物，揮發(fā)量極低，可長期使用， 10年無需維修。如果兩腔間有壓差，則處在間隙中的磁流體就要承受這一壓差，這種密封隨著壓差的提高而逐漸變得困難。 磁流體旋轉(zhuǎn)密封裝置的功能是把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動傳遞到被密封的容器內(nèi)。 在本文中，對多種類型的磁流體進(jìn)行了實驗，用來分析選擇 此說明書為完