磁性液體的主要應(yīng)用之一是磁性液體密封,磁性液體密封具有長壽命、零泄漏、無污染等優(yōu)點,因而廣泛的應(yīng)用于氣體和真空密封。隨著對磁性液體密封的深入研究,其應(yīng)用范圍不斷擴大。在石油化工、海洋工程等領(lǐng)域,需要在液體環(huán)境下完成密封。在液體密封過程中,磁性液體與被密封液體直接接觸,會產(chǎn)生乳化現(xiàn)象,很難保證磁性液體的密封性能。本論文為解決磁性液體密封液體介質(zhì)的難題,提出了一種新的解決思路:在磁性液體中加入非導(dǎo)磁性固體顆粒,利用磁性液體的一階浮力原理,將非導(dǎo)磁性固體顆粒排到磁性液體表面,弱化了磁性液體和被密封液體的直接接觸,提高了磁性液體的密封性能。本論文主要進行了以下工作:(1)根據(jù)磁性液體密封液體的主要失效機理,提出一種利用磁性液體一階浮力原理解決該問題的方法:在磁性液體中加入非導(dǎo)磁性固體顆粒,利用磁性液體的一階浮力原理,將非導(dǎo)磁性固體顆粒排到磁性液體表面,弱化磁性液體和被密封液體的直接接觸,提高了磁性液體的密封性能。(2)對比了不同種類磁性液體的特性,要保證磁性液體與被密封液體介質(zhì)不會產(chǎn)生相互作用,根據(jù)本論文中被密封液體介質(zhì)的物理、化學(xué)特性,選擇一種機油基磁性液體。(3)搭建了界面觀測實驗臺對添加非導(dǎo)磁性固體顆粒的磁性液體的密封機制進行研究。得出單極極齒下磁性液體體積是影響液體密封的重要因素。添加非導(dǎo)磁性固體顆粒的磁性液體密封變化過程的趨勢與常規(guī)磁性液體是一致的,非導(dǎo)磁性固體顆粒在密封過程中能夠減弱磁性液體和被密封液體之間的相互作用。(4)設(shè)計了液體密封實驗件,利用軟件ANSYS對極靴的齒寬、齒形等進行了耐壓能力仿真,結(jié)合液體密封的失效與單個極齒下磁液量的關(guān)系,最終確定齒寬為0.5mm。(5)搭建了磁性液體密封實驗臺,對添加非導(dǎo)磁性固體顆粒的磁性液體進行了耐壓實驗與密封時長實驗研究。實驗得出添加非導(dǎo)磁性固體顆粒對磁性液體的耐壓能力影響很小。添加非導(dǎo)磁性固體顆粒后,弱化了磁性液體與被密封液體介質(zhì)的直接接觸,相比常規(guī)磁性液體,密封時長最高提升了 21.5%。圖48幅,表14個,參考文獻57篇。
【學(xué)位單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TB42
【部分圖文】：

圖１－２磁性液體和鐵磁物質(zhì)的磁化曲線逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－２邋Ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ邋ｃｕｒｖｅ邋ｏｆ邋ｍａｇｎｅｔｉｃ邋ｆｌｕｉｄ邋ａｎｄ邋ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ邋ｍａｔｅｒｉａｌ逡逑磁性液體對磁場的響應(yīng)如圖１－３所示。逡逑圖１－３磁性液體對磁場的響應(yīng)逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－３邋Ｒｅｓｐｏｎｓｅ邋ｏｆ邋ｍａｇｎｅｔｉｃ邋ｆｌｕｉｄ邋ｔｏ邋ｔｈｅ邋ｍａｇｎｅｔｉｃ邋ｆｉｅｌｄ逡逑１．２．２磁性液體密封原理及特點逡逑磁性液體旋轉(zhuǎn)密封是磁性液體材料在工程中最為典型和成功的應(yīng)用，其原理逡逑簡單易懂。磁性液體密封結(jié)構(gòu)必須由導(dǎo)磁零件組成，這樣才能實現(xiàn)磁場的聚集，逡逑形成磁力線回路。通常選用永久磁鐵或者電磁鐵作為磁性液體密封的磁源，磁回逡逑路的其他部分則由極靴、磁性液體和轉(zhuǎn)軸組成。逡逑磁性液體密封是一種將磁性液體作為密封介質(zhì)的非接觸式密封［２７］，其密封性逡逑能與密封部件之間的壓緊力無關(guān)。原理是利用磁性液體對磁場強度的響應(yīng)特性，逡逑把磁性液體注入到密封間隙中，在磁場力的作用下，磁性液體在旋轉(zhuǎn)軸表面形成逡逑類似０型密封圈的結(jié)構(gòu)，防止密封介質(zhì)泄露，從而

型的密封方式，在國防重要領(lǐng)域發(fā)揮了極其重要的作用。該密封結(jié)構(gòu)包括轉(zhuǎn)軸、逡逑永磁體、極靴和密封間隙處的磁性液體，可以形成磁性回路，將磁性液體束縛在逡逑密封間隙處。如圖１－４所示，磁性液體被注入在轉(zhuǎn)軸和極齒間的間隙內(nèi)，在密封過逡逑程中，磁性液體受到極齒兩側(cè)的壓力差而發(fā)生變形，變形的磁性液體在磁場力的逡逑作用下達到一個新的平衡狀態(tài)，從而實現(xiàn)密封的效果［２８］。逡逑在運行過程中，被磁性液體連接的兩個零件之間的相對運動幾乎沒有摩擦損逡逑傷，并且還能提供一定的潤滑作用，這是磁性液體密封最獨特的優(yōu)點。這表明磁逡逑性液體密封在應(yīng)用中具有低損耗、無污染，高潤滑等優(yōu)點。逡逑＿邐Ｌ—７—７’邋才１Ｊ逡逑（／／／／／／／ＡＸ邐軸磁液體極齒極靴逡逑圖１－４磁性液體的密封示意圖逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－４邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｍａｇｎｅｔｉｃ邋ｆｌｕｉｄ邋ｓｅａｌ逡逑磁性液體密封與其它傳統(tǒng)方式相比較，具有以下特

性液體與被密封液體的直接接觸可以有效地增加密封壽命。文章作者用有限元軟逡逑件對密封界面附近的流場進行了流場仿真，并添加了隔離裝置，這能血液泵的磁逡逑性液體密封時長增加。如圖１－６三種改進的密封結(jié)構(gòu)。逡逑４邐４邐４逡逑ａ密封結(jié)構(gòu)邐ｂ密封結(jié)構(gòu)邐ｃ密封結(jié)構(gòu)逡逑卜永磁體；２－轉(zhuǎn)軸；３－磁流體；４－極靴；５－擋板逡逑圖卜６三種血泵磁性液體密封結(jié)構(gòu)［４５］逡逑１－ｐｅｒｍａｎｅｎｔ邋ｍａｇｎｅｔ；邋２－ｓｈａｆｔ；邋３－ｍａｇｎｅｔｉｃ邋ｆｌｕｉｄ；邋４－ｐｏｌｅ邋ｐｉｅｃｅｓ；邋５－ｓｈｉｅｌｄ逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－６邋Ｍａｇｎｅｔｉｃ邋ｆｌｕｉｄ邋ｓｅａｌ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ邋ｉｎ邋ｂｌｏｏｄ邋ｐｕｍｐ［４５］逡逑國內(nèi)學(xué)者對磁性液體的研究也做了非常多的工作。逡逑８逡逑

【參考文獻】

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本文編號：2834716