A New Design of Magnetic Fluid Seal for Liquids

Direct contract between the sealed liquid and the magnetic fluid in a dynamic system under magnetic field may lead to an unstable interface, consequently, break down the seal. Aiming at this problem, a new magnetic fluid seal (MFS) was developed. In this new MFS, a soft iron bushing with high permeability was introduced on the shaft and nonferrous shields were installed beside the bushing and the pole pieces. The parameters of the bushing and the shields were optimized in a seal simulation facility The results show that the bushing with a thickness of 7 mm and shields with a width of 8 mm are best for sealing a shaft 20 mm in diameter. The MFS designed based on the optimum parameters shows good performance and long life span for sealing lubricating oil.

大型土工离心机磁流体密封结构性能研究

大型土工离心机由于主轴轴径大、线速度高,使得现有磁流体密封结构很难满足安装、发热等要求。设计一种新型剖分式磁流体密封装置,利用有限元数值分析方法研究剖分式结构变形、极靴组件结构参数对密封性能的影响及密封装置温度分布,考虑实际加工能力,运用正交试验对结构参数进行优选。结果表明:结构参数对密封性能的影响程度由大到小依次为密封间隙、永磁铁高度、永磁铁宽度、槽宽、齿宽、齿高;优化后密封装置的各结构参数分别为密封间隙0.5 mm、齿宽2 mm、齿高2 mm、槽宽2.8 mm,永磁铁宽度11 mm、永磁铁高度22 mm;优化后的密封压力值为0.97 MPa,高于未优化前的0.54 MPa,同时高于工况要求的0.1 MPa;大轴径磁流体密封在工作时,存在轴套积热问题,需要在轴套部位开设冷却腔。

极靴一体化磁性液体密封结构

极靴一体化磁性液体密封具有良好的应用前景,为研究极靴一体化磁性液体密封耐压性能的影响因素,对一体化极靴结构参数进行了分析.首先,推导了磁性液体密封结构的耐压公式;其次,使用有限元仿真分析磁性液体密封结构的耐压性能,首次分析了有无薄壁、薄壁厚度、极齿与薄壁的轴向距离以及多级极靴尺寸分布比例对于磁性液体密封结构耐压的影响;最后,加工了极靴一体化磁性液体密封装置,搭建实验台进行实验研究.结果表明:一体化极靴比传统极靴磁性液体密封耐压略小,但相差不大;薄壁厚度以及极齿与薄壁轴向距离均与密封结构耐压值成反比;对于多级极靴结构,磁铁之间的极靴长度大于两侧极靴长度,更利于磁性液体密封的耐压.

直升机复合材料油箱密封结构分析与试验研究

复合材料作为新一代轻质、高强度材料,已经在航空航天制造行业中被大量应用。对于整体复合材料油箱的结构设计,其核心在于满足强度要求下的密封设计。本文首先根据气密性要求,采用ABAQUS有限元分析软件对整体复合材料应变分布进行分析,优化密封结构设计,然后根据设计要求制造复合材料油箱部件,最后对组装好的整体复合材料油箱进行验证。结果表明所设计的整体复合材料油箱能够完全满足气密性保压要求,同时也能够满足耐油性试验要求。

柱塞泵用磁流体密封设计及优化

针对传统密封方式应用于往复密封存在磨损和泄漏的问题,以立式柱塞泵为研究对象,设计一种带有斯特密封的新型磁流体密封装置。利用有限元数值分析软件获得磁流体密封件间隙内磁感应强度分布,计算其理论耐压值,分析密封间隙、齿宽、齿高、槽宽等关键参数对密封压力值的影响,并运用响应曲面优化方法对其进行优化设计。结果表明:初设密封装置理论耐压值为0.483 MPa;密封压力值与密封间隙成反比,密封压力值随着齿宽、齿高、槽宽的增大先增大后减小。优化后各结构参数分别为密封间隙0.2 mm,齿宽0.627 mm,齿高1.01 mm,槽宽1.84 mm时,理论密封压力值为0.529 MPa,相比优化前提升了9.5%,且远高于实际应用密封压力值。

磁流体密封的磁场数值分析及优化设计

介绍了磁性液体密封的理论,并应用ANSYS有限元分析软件对一个三槽四齿密封结构进行磁场有限元分析,并进一步对极齿尺寸进行优化设计。通过对计算结果进行的分析和讨论,结果表明,转轴侧极齿处与两侧齿槽处的磁场强度差决定密封装置的密封能力;密封间隙不宜超过0.3 mm;对极齿尺寸进行优化设计后提高了密封装置的密封能力,减小了密封装置的体积,为实际设计提供依据。

磁流体密封的磁路设计及磁场有限元分析

为了在磁流体密封结构的密封间隙内获得最大的磁能积以及提高磁流体密封的耐压能力,在磁路设计理论和磁流体密封理论的基础上,对一种并联型的磁流体密封结构进行磁路设计,采用有限元法数值计算出磁流体密封结构中的磁场从而计算出磁流体密封耐压能力,并对计算结果进行了分析和讨论。结果表明:极靴与永磁体结合处的漏磁以及中间极靴轴向长度较短,导致中间极靴与两侧极靴下密封间隙内的磁感应强度差成非线性关系,也导致了磁路法低于有限元法计算出的磁流体密封耐压能力;中间极靴下密封间隙内磁感应强度较大导致两侧极靴下密封间隙内的磁感应强度差近似相等。

磁性流体密封的优化设计

通过数值计算及实验对磁性流体密封的结构与参数进行了优化设计 ,给出了磁钢材料及尺寸的设计原则 ,研究了单级密封的密封压差与磁极斜角、极尖宽度和密封间隙的关系 ,分析了多级密封的级数、齿宽、槽宽及齿高对磁性流体多级密封的影响 。

磁流体密封优化设计及其实验研究

根据磁流体密封设计目标 ,在对磁流体密封装置密封能力与结构参数间关系及结构参数间匹配关系研究的基础上 ,给出了磁流体密封材料优选、结构优化和参数优化三个方面的设计方法 ,并对设计方法进行了实验验证。测试结果表明 ,优化结构的性能大大优于根据经验设计的普通密封装置 ,实现了压力冗余量小、动密封性能稳定、重量轻、尺寸小和低漏磁的设计。与根据经验设计的普通密封结构相比 ,在相同密封能力下 ,质量下降了 5 7 1 %、尺寸缩小了 5 6 %、漏磁下降了 78 5 % 。

典型磁流体密封结构磁场有限元分析

采用ANSYS有限元分析软件进行了较大密封间隙的典型三极齿磁流体密封结构的磁场有限元分析, 并将密封间隙的磁通密度分布分为轴向和径向分别进行分析和讨论。结果表明: 在靠近导磁轴的一侧, 中间极齿附近磁通密度差值远小于靠近极齿侧的差值; 同时密封间隙处存在显著的、会造成磁性液体纳米粒子浓度梯度分布的径向磁通密度梯度。这两个效应使靠近导磁轴一侧的区域成为密封截面上最薄弱环节, 是造成较大密封间隙的磁流体密封性能下降的主要原因。

大直径大间隙磁性液体静密封的实验研究

某些特殊的应用场合尤其是军工领域中需要使用磁性液体来解决大直径大间隙条件下的静密封问题。本文设计并组装了磁性液体“O”形圈的直径大于390mm，间隙分别为1．1mm，1．5mm，2．0mm和2．5mm的磁性液体静密封结构以及对其进行耐压实验的实验台。在该实验台上，分别测量了不同间隙的密封结构在多种磁性液体注入量下的密封耐压值，使用不同的磁性液体时的耐压值以及不同温度下的耐压值。结果表明：对应于4种密封间隙，本密封结构的最大耐压值分别为通常情况下耐压值的20％，13％，8％和4％，合适的磁性液体注入量分别为70mL，70mL，120mL和120mL；且在温度范围为20～120℃的条件下工作时对温度变化不敏感。

磁流体液体动密封结构的优化设计

以密封40#透平油为例,针对外加磁场对磁流体和被密封液体界面稳定性的影响,改进了磁流体液体密封结构设计,并通过试验优化了密封结构中高导磁套和非导磁垫圈的设计参数.基于优化设计参数的密封结构的透平油密封试验结果表明,采用优化设计的密封结构,可显著延长磁流体液体密封的寿命.

磁悬浮反作用飞轮密封罩结构的优化设计

研究了磁悬浮反作用飞轮密封罩结构的优化设计方法。基于有限元分析理论分别建立了两种外形设计方案的密封罩有限元模型,对密封罩壳体进行了静强度分析并利用特征值屈曲法分析其抗压稳定性,比较了两种设计方案的优缺点;对其中一种壳体的设计方案进行了变外形参数的结构优化设计,通过分析两个关键外形参数和壳体厚度对密封罩整体性能的影响,得出了最优的密封罩设计方案,最终得到壳体的设计质量为0.197 kg,稳定性系数达5.374。该优化设计方法提高了密封罩设计的可靠性和效率,对飞轮系统整体优化设计有重要意义。

屈服应力对磁性液体密封性能的影响

磁性液体密封是磁性液体最成熟的应用。在应用中发现,随着时间的推移,静止放置的磁性液体密封的耐压都将升高;如果是旋转密封,启动扭矩将增大。实验测定了磁性液体密封的启动扭矩和密封耐压随静置时间的增大关系,分析了引起这一现象的原因,修正了磁性液体密封的耐压和扭矩公式。结果表明,磁性液体的屈服应力大小是影响磁性液体的密封耐压和启动扭矩增大的主要因素,屈服应力越大,磁性液体密封的耐压和启动扭矩越大。研究结果为减小磁性液体密封的启动扭矩提高磁性液体密封的耐压性能提供了实验和理论参考。

磁流体液体动密封结构中漏磁控制参数的优化设计

本文根据外加磁场对磁流体和被密封液体界面稳定性的影响 ,对磁流体液体密封结构中的轴向漏磁参数进行了优化设计。结果表明 ,在密封旋转轴上添加合适厚度的高导磁套和合适宽度的非导磁垫圈 ,可以有效地将密封界面处的漏磁控制在界面稳定性阈值以下 ,从而保证磁流体液体密封中磁流体和被密封液体的界面稳定性。

磁流体往复轴密封及其摩擦学设计初探

介绍了磁流体往复轴密封的原理，从摩擦学设计角度分析了其设计和使用中要注意的问题。

磁流体密封装置最佳齿极参数计算

多极齿形结构的磁流体装置中齿形几何参数的选择是这类装置设计的核心问题．它决定该装置中磁场分布形态，从而影响了密封的质量．采用任意三角形网格划分的有限元法求解描述永磁－软铁系统性质的非线性Ｐｏｉｓｓｏｎ方程，以矢量磁位Ａ为计算量得到磁流体密封装置中工作气隙的磁场分布数据．经多个齿形几何参数的比较，提出了磁流体密封装置的多极齿形结构设计中齿极宽度、槽宽度和槽深度的最佳参数．计算中考虑了磁铁的边缘效应、非线性效应及漏磁效应。

真空镀膜机双轴磁性液体密封的设计与实验研究

为了解决真空镀膜机双轴密封问题,对真空镀膜机双轴采用磁性液体密封,设计了磁性液体密封整体结构、密封极齿和永久磁铁。分析了双轴磁性液体密封的设计。还使用Ansys软件计算了双轴磁性液体密封的磁场分布。在实验上对所设计加工的双轴磁性液体密封进行了实验研究,得出了磁性液体密封耐压能力与加注磁性液体量的关系。

磁流体密封对齿聚磁结构特性的有限元分析

采用有限元方法对对齿聚磁结构参数进行了优化分析。研究发现,在密封间隙一定的条件下,影响对齿聚磁结构 聚磁效果的主要结构参数是极齿宽度和齿槽宽度,而极齿高度的影响并不显著;极齿宽度的影响受极靴材料饱和磁化强 度的限制,达到饱和磁化之前,减小极齿宽度有利于间隙磁通的汇聚;达到饱和磁化之后,进一步减小极齿宽度将会导致 对齿间隙磁通密度的下降,这种下降将在对齿间隙的中央区域发生,而且非常显著。

磁流体密封的优化设计研究

本文对磁流体密封应用前景进行了展望 ;在前人工作的基础之上 ,通过对现有的部分磁流体密封结构与参数的分析计算进行了优化设计。给出了磁钢的材料选择和尺寸确定原则以及密封压差和齿形。