【摘要】：磁流體是由納米尺度的磁性顆粒均勻地分散在基載液中所形成的較為穩(wěn)定的膠狀液體。作為一種與傳統(tǒng)液體潤滑劑有著明顯區(qū)別的新型功能材料,磁流體在外磁場作用下會聚集、磁化,相當于磁場對其做功,而能量則以靜磁力的形式存儲于磁流體當中。從潤滑的實際需求出發(fā),液體內部的靜磁力恰好可以為對摩副提供支撐力,能夠較好的實現潤滑減摩的效果。又由于其具有良好的密封性能,因而磁流體被廣泛的應用于密封及潤滑領域。結合磁流體優(yōu)異的密封特性、良好的靜支撐力以及潤滑特性,本研究提出了一種基于磁流體密封的液/氣混合支撐與潤滑軸承結構,通過設計合適的永磁體,使磁流體在對摩副表面形成封閉的液體結構。在磁場作用下的磁流體,除自身磁化、內聚產生液體支撐力外,被磁流體密封于其液體結構內的氣體將進一步提升支撐能力。磁流體密封的液/氣支撐結構將傳統(tǒng)的二元固/液潤滑界面轉變?yōu)楣?液/氣三元界面,所形成的混合支撐力與對摩副間的滑動速度無關,即使磁流體密封空氣腔軸承在靜止或者低速狀態(tài)下,也能對另一表面實施承載并實現低摩擦。研究通過實驗對上述設想進行驗證,獲得了影響支撐和潤滑效果的關鍵因素,為實現基于磁流體密封的液/氣混合支撐與潤滑設計打下了基礎。本研究對于解決精密滑動機構中常出現的“冷焊”及低速狀態(tài)下存在的“爬行”現象具有應用價值。研究主要獲得如下結論:(1)在外磁場作用下,除了磁流體本身具有支撐能力外,磁流體密封所產生的空氣腔也能承受一定的載荷,這種磁流體密封的液/氣混合作用軸承的支撐力是相同條件下磁流體靜磁力的兩倍以上。(2)理論分析表明磁流體的密封能力決定了磁流體密封空氣腔軸承的支撐能力,這也通過實驗得到了驗證。靜支撐力實驗表明磁流體密封空氣腔軸承的支撐能力隨磁流體的量、磁流體密封的空氣腔體積的變化而變化。磁環(huán)表面磁場的增強改變了磁流體粘度的同時,也使得磁流體的密封能力和支撐能力得到了有效地提高。(3)磁流體密封空氣腔軸承摩擦學實驗從側面驗證了靜支撐力的實驗結果。密封空氣腔的參與使得接觸面間的潤滑狀態(tài)從傳統(tǒng)的液體潤滑變?yōu)橐�、氣混合潤�?很好地改善了磁流體的潤滑效果。而永磁體的表面磁場強度越高,磁流體對腔內空氣密封的能力也就越強,這提高軸承支撐力的同時,也起到了很好的潤滑減阻效果。(4)多環(huán)陣列排布相比于單個磁環(huán)無論在靜支撐力還是潤滑方面都有明顯的優(yōu)越性。磁環(huán)NS級交錯相鄰排布不但可以提升磁流體密封性能,還獲得了更多的空氣腔。多環(huán)陣列所形成的密封壩間有著相互協(xié)同的作用,很大程度上拓寬了磁流體在密封、支撐與潤滑等領域的應用。
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TH133.3
【圖文】：

磁流體主要由納米尺度的磁性顆粒成[6]，如圖 1.1 所示。隨著磁流體制備工藝及多。磁性微粒通�？梢允� Fe3O4粉、純鐵粉3O4顆粒是目前最為常用以及最早使用的磁性性交換過程中的磁矩以及金屬導熱性能遠高得到了廣泛的重視與發(fā)展[7]。磁流體的基載同用途針對性的對磁流體的基載液進行選擇質，可選用二脂類基載液。當作用在二脂類，從而產生顯著的磁流變彈性體磁致效應。始磁導率較高且價格低廉的水基液[8]。表面為它能夠牢牢地包覆在磁性顆粒表面，繼而性外殼的厚度約為 2~3nm。表面活性劑層的成的外殼可以在納米磁性顆粒相互碰撞的過顆粒間的范德瓦耳斯力以及磁性力，繼而能

圖 1.2 外磁場作用下磁流體形貌高響應特性，使得磁流體在密封方面能夠實的扭矩傳遞。區(qū)別于傳統(tǒng)的液體潤滑劑，磁場對其做功，而能量則以靜磁力的形式存儲的靜磁力能夠對運動副進行承載，而通過改氣受壓縮后也能產生很好的承載效果[13,14]，粒徑大多在納米尺度，諸多實驗表明它非但此粒度的顆�？梢栽谶\動副相互摩擦的過程潤滑效果[16]�；跐櫥矫娴娘@著效果，磁免潤滑劑流失，提高其使用壽命[17,18]；用于噪聲，滿足了硬盤和光驅的需求[19, 20]。械經常在高速、高溫以及高載荷等條件下工作更為嚴格，這就對機械零部件間的潤滑方式性，并且考慮到①磁流體的靜磁支撐和②密提出了一種基于磁流體密封的液/氣混合支撐

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本文編號：2717324