一种液体工况下自补偿性磁性液体密封结构的研究
发布时间：2021-05-16 13:16
磁性液体是近代出现的一种新型的功能材料,密封是其最成功的应用。与传统密封如机械密封、迷宫密封相比,磁性液体密封具有寿命长、无泄漏、低黏性摩擦等优点得到各行各业广泛应用。虽然磁性液体在密封气体方面已经得到了成熟的应用,但是磁性液体在密封液体时,由于磁性液体密封界面不稳定性、密封失效机理不明等原因,导致磁性液体在密封液体方面始终未能得到突破。本文为解决磁性液体密封液体介质的难题,从理论方面探讨了磁性液体密封界面不稳定性,通过仿真与实验验证了转轴转速、磁性液体注入量、压强大小等因素对界面不稳定性的影响;提出了一种用于密封液体介质的新型密封结构。新型结构能够实时监测磁性液体密封性能,在发生泄漏前提前发出预警,并根据设定的预警安全量,自动给密封间隙内补偿磁性液体,有效提高磁性液体的密封寿命。本论文针对以上目标,完成以下研究:（1）从理论上探讨磁性液体与被密封液体的相对速度差、是否外加磁场和所加磁场的方向、磁性液体两侧的压力差、磁性液体注入量等因素对磁性液体密封界面不稳定性的影响机制。并通过ANSYS软件对密封结构进行了磁场的有限元仿真,通过CFD仿真模拟上述因素对磁性液体密封界面稳定性影响。（2...
【文章来源】：北方工业大学北京市
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 磁性液体密封技术及其发展
1.2.1 磁性液体简介
1.2.2 磁性液体密封的发展及研究现状
1.3 磁性液体密封液体介质发展探索
1.3.1 磁性液体密封液体介质的国内研究概况
1.3.2 磁性液体密封液体介质的国外研究概况
1.4 研究内容
1.5 研究方案
第二章 磁性液体密封液体的理论研究
2.1 磁性液体密封的基本理论
2.1.1 磁性液体质量守恒方程
2.1.2 磁性液体运动方程
2.2 磁性液体密封液体介质的耐压理论
2.2.1 磁性液体的伯努利方程
2.2.2 磁性液体密封液体介质的边界条件
2.2.3 磁性液体密封液体介质的耐压公式
2.3 本章小节
第三章 磁性液体密封液体介质的失效机理研究
3.1 磁性液体与被密封液体密封界面不稳定性的机理分析
3.2 磁性液体密封液体介质失效机理研究
3.2.1 实验方案选择
3.2.2 实验装置结构设计
3.2.3 实验结构的磁场有限元仿真
3.2.4 实验结构的流场仿真
3.2.5 磁性液体界面不稳定性实验研究
3.2.6 磁性液体密封界面变化过程
3.3 本章小结
第四章 自补偿性磁性液体密封液体介质实验研究
4.1 磁性液体密封液体新结构的方案设计
4.2 磁性液体密封新结构部分零部件设计
4.2.1 外壳的设计
4.2.2 极靴的设计
4.2.3 永磁体设计
4.2.4 轴承的选择
4.3 磁性液体密封新结构的有限元仿真
4.4 自补偿磁性液体系统的设计和搭建
4.4.1 自补偿磁性液体系统硬件部分设计
4.4.2 自动补充磁性液体系统程序的逻辑分析
4.5 磁性液体密封新结构实验研究
4.5.1 磁性液体密封新结构实验台搭建
4.5.2 磁性液体密封新结构耐压能力试验
4.5.3 磁性液体密封新结构的寿命实验研究
4.6 本章小节
第五章 总结与展望
5.1 主要结论
5.2 研究展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]水压对磁流体水密封寿命的影响[J]. 王虎军,李德才,何新智. 真空科学与技术学报. 2017(03)
[2]转轴转速对磁流体液体动密封耐压能力影响的实验研究[J]. 王虎军,李德才,何新智,王四棋. 真空科学与技术学报. 2016(08)
[3]密封技术的现状与发展趋势[J]. 彭旭东,王玉明,黄兴,李鲲. 液压气动与密封. 2009(04)
[4]水轮机主轴磁流体密封实验研究[J]. 王其磊,杨逢瑜,关红艳,陈君辉,王顺,娄磊. 润滑与密封. 2008(09)
[5]纳米磁性液体及其在印刷中的应用[J]. 马涛,杨丽珍,贾静茹,汤文杰. 北京印刷学院学报. 2005(03)
[6]磁性纳米粒子的制备及应用[J]. 张效岩,王英,张亚非. 磁性材料及器件. 2004(06)
[7]纳米磁性液体的特性与应用[J]. 耿文学. 电子测试. 2004(02)
[8]磁性液体及其密封应用研究综述[J]. 张金升,尹衍升,张淑卿,李嘉,谭训彦,刘英才,孟繁琴. 润滑与密封. 2003(04)
[9]磁流体的制备与性质研究[J]. 任欢鱼,刘蕾,刘勇健. 中国粉体技术. 2003(01)
[10]间隙对磁流体密封水介质的影响规律[J]. 顾红,徐伟华,王先逵,宋鹏云,李锡蓉,胡明辅. 机械工程学报. 2003(01)
博士论文
[1]磁性液体粘性减阻的实验研究[D]. 孙明礼.北京交通大学 2008
本文编号：3189758
【文章来源】：北方工业大学北京市
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 磁性液体密封技术及其发展
1.2.1 磁性液体简介
1.2.2 磁性液体密封的发展及研究现状
1.3 磁性液体密封液体介质发展探索
1.3.1 磁性液体密封液体介质的国内研究概况
1.3.2 磁性液体密封液体介质的国外研究概况
1.4 研究内容
1.5 研究方案
第二章 磁性液体密封液体的理论研究
2.1 磁性液体密封的基本理论
2.1.1 磁性液体质量守恒方程
2.1.2 磁性液体运动方程
2.2 磁性液体密封液体介质的耐压理论
2.2.1 磁性液体的伯努利方程
2.2.2 磁性液体密封液体介质的边界条件
2.2.3 磁性液体密封液体介质的耐压公式
2.3 本章小节
第三章 磁性液体密封液体介质的失效机理研究
3.1 磁性液体与被密封液体密封界面不稳定性的机理分析
3.2 磁性液体密封液体介质失效机理研究
3.2.1 实验方案选择
3.2.2 实验装置结构设计
3.2.3 实验结构的磁场有限元仿真
3.2.4 实验结构的流场仿真
3.2.5 磁性液体界面不稳定性实验研究
3.2.6 磁性液体密封界面变化过程
3.3 本章小结
第四章 自补偿性磁性液体密封液体介质实验研究
4.1 磁性液体密封液体新结构的方案设计
4.2 磁性液体密封新结构部分零部件设计
4.2.1 外壳的设计
4.2.2 极靴的设计
4.2.3 永磁体设计
4.2.4 轴承的选择
4.3 磁性液体密封新结构的有限元仿真
4.4 自补偿磁性液体系统的设计和搭建
4.4.1 自补偿磁性液体系统硬件部分设计
4.4.2 自动补充磁性液体系统程序的逻辑分析
4.5 磁性液体密封新结构实验研究
4.5.1 磁性液体密封新结构实验台搭建
4.5.2 磁性液体密封新结构耐压能力试验
4.5.3 磁性液体密封新结构的寿命实验研究
4.6 本章小节
第五章 总结与展望
5.1 主要结论
5.2 研究展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]水压对磁流体水密封寿命的影响[J]. 王虎军,李德才,何新智. 真空科学与技术学报. 2017(03)
[2]转轴转速对磁流体液体动密封耐压能力影响的实验研究[J]. 王虎军,李德才,何新智,王四棋. 真空科学与技术学报. 2016(08)
[3]密封技术的现状与发展趋势[J]. 彭旭东,王玉明,黄兴,李鲲. 液压气动与密封. 2009(04)
[4]水轮机主轴磁流体密封实验研究[J]. 王其磊,杨逢瑜,关红艳,陈君辉,王顺,娄磊. 润滑与密封. 2008(09)
[5]纳米磁性液体及其在印刷中的应用[J]. 马涛,杨丽珍,贾静茹,汤文杰. 北京印刷学院学报. 2005(03)
[6]磁性纳米粒子的制备及应用[J]. 张效岩,王英,张亚非. 磁性材料及器件. 2004(06)
[7]纳米磁性液体的特性与应用[J]. 耿文学. 电子测试. 2004(02)
[8]磁性液体及其密封应用研究综述[J]. 张金升,尹衍升,张淑卿,李嘉,谭训彦,刘英才,孟繁琴. 润滑与密封. 2003(04)
[9]磁流体的制备与性质研究[J]. 任欢鱼,刘蕾,刘勇健. 中国粉体技术. 2003(01)
[10]间隙对磁流体密封水介质的影响规律[J]. 顾红,徐伟华,王先逵,宋鹏云,李锡蓉,胡明辅. 机械工程学报. 2003(01)
博士论文
[1]磁性液体粘性减阻的实验研究[D]. 孙明礼.北京交通大学 2008
本文编号：3189758
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