大直径磁性液体密封新结构的优化设计

磁性液体密封应用于大轴径的工况下时，环形永磁体作为磁性液体密封的磁源结构，存在因直径过大导致充磁不均匀进而引发的密封耐压能力降低的问题。为解决这一问题，设计了一种轴上永磁体的磁性液体密封结构，该结构的环形永磁体设计在轴上，与传统的磁性液体密封相比减小了环形永磁体的直径，同时减小了结构总体的轴向尺寸，使其具有结构紧凑的特点。通过有限元仿真对环形永磁体的几何参数进行优化，同时对比了新结构在极靴上开极齿和在环形永磁体上开极齿两种方式耐压能力的区别。通过模拟分析得到所设计密封结构磁通密度在极齿上的分布以及大小，并计算出理论耐压能力，证明了所设计密封结构的合理性。     

非对称极齿磁性液体密封耐压能力研究

通过仿真模拟手段研究非对称极齿型结构磁性液体密封,分析计算了不同轴径、不同密封间隙结构的密封耐压,并针对不同应用场景对磁性液体密封装置两轴端的漏磁场的需求差异,探讨了非对称极齿型结构轴端漏磁场分布的影响因素及规律。结果表明：非对称极齿型结构密封耐压随磁源两侧极齿数量差的增大而减小,最小的密封耐压值也能达到对称极齿型结构密封耐压的70.1%;密封轴径和密封间隙对于非对称极齿型结构与对称极齿型结构密封耐压能力的影响相同;存在一临界值,当密封轴径小于该临界值时密封耐压随轴径增大而减小,当密封轴径超过该临界值时,密封耐压保持不变;非对称极齿型结构的漏磁场主要集中在极齿分布少的一侧的轴端处,另一轴端处漏磁场相比对称极齿型结构的轴端漏磁场要更小,因此可以利用此漏磁特征通过改变磁源两侧极齿数量差对不同轴端漏磁场进行调控。     

真空镀膜机用小型磁性液体密封设计

真空镀膜机的传动控制轴处密封通常采用的是接触式机械密封,易磨损、寿命短、制作工艺繁琐、造价高.本文设计了小轴径真空镀膜机用的磁性液体密封结构,对磁性液体密封结构的磁场进行了有限元分析,得到了密封结构的磁场分布,以及密封结构的极齿处磁场强度值.由磁性液体运动方程推导了伯努利方程,确定了磁性液体密封边界条件,推导了磁性液体密封结构的耐压公式,计算了极齿与转轴不同间隙的真空镀膜机磁性液体密封结构的耐压值,加工了间隙为0.1 mm的磁性液体密封装置,应用在真空镀膜机的转动轴动密封处,满足真空度要求.     

发散型阶梯式磁性液体密封的磁路设计及试验验证

为了在阶梯式磁性液体密封结构的密封间隙内获得最大的磁能积,以提高阶梯式磁性液体密封的耐压性能,在磁路理论和阶梯式磁性液体密封理论的基础上,对一种具有二级磁源的发散型阶梯式磁性液体密封结构进行了磁路设计,采用试验的方法验证了发散型阶梯式磁性液体密封耐压性能,并对计算结果进行了分析和讨论.结果表明:该种磁路结构设计方法是合理与可行的,对发散型阶梯式磁性液体密封的设计具有重要的参考意义.     

磁流体密封的磁场数值分析

分析了磁性液体密封理论,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,并对计算结果进行的分析和讨论.结果表明,绝大部分磁力线都在密封装置内部形成磁回路;转轴侧极齿两侧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.     

磁性液体密封结构中漏磁的研究

为了研究磁性液体密封结构几何参数的变化对漏磁场的影响规律,选取不同的密封间隙、极齿宽度、齿槽宽度、齿槽深度及密封级数建立物理模型,用有限元方法计算各模型的漏磁场.结果表明在密封结构的轴向和径向距离上存在某一临界值,在临界值的两侧,漏磁场磁感应强度随密封结构几种几何参数的变化趋势不同:在轴向距离大于临界值时,轴向漏磁场磁感应强度随间隙的增大而增大,随级数的增加而减小,随齿宽的增大而减小,随槽宽和槽深的增大而增大;在径向距离小于临界值时,径向漏磁场磁感应强度随间隙的增大而减小,随级数的增加而增大,随齿宽的增大而增大,随槽宽的增大而增大,随槽深的增大而减小;径向距离大于临界值时的情况与小于临界值时的情况刚好相反.     

大间隙磁流体密封的磁场有限元分析及实验验证

采用有限元法,研究了密封间隙值为0.4～0.8 mm范围内大间隙并联型磁流体密封结构的磁场分布及密封能力与磁源个数的变化关系,采用实验的方法验证了大间隙对多磁源磁流体密封性能的影响,并对计算结果进行了分析和讨论.结果表明:大间隙并联型磁流体密封能力随着密封间隙的增加而减小;多磁源的密封结构可以显著提高大间隙磁流体的密封性能;永磁体与极靴结合处的漏磁及部分磁源没有完全发挥作用,是导致并联型磁流体密封结构的密封能力与单磁源的耐压能力成非线性关系的原因.     

基于Pareto磁性液体微压差传感器优化设计

设计并研究了一种量程可调式磁性液体微压差传感器。该传感器外壳为玻璃管,管内中间放置一个圆柱形永磁体,永磁体两端吸附磁性液体。两个环形永磁体固定在玻璃管内的两端,为中间永磁体提供回复力。转换元件采用霍尔元件,通过滑动支架可以改变霍尔元件的测量位置,进而实现多量程测量。对传感器各项性能参数进行了理论推导和有限元仿真分析,并基于Pareto最优解对各项参数进行了优化,结果表明优化后传感器的灵敏度和量程有所增大,而尺寸减小。对传感器在三种量程下的输出电压与待测压强关系进行了仿真和实验分析,求得传感器的灵敏度,最后对传感器的动态性能进行理论和仿真分析,结果表明优化后传感器的动态性能提升,验证了本设计的可行性。     

密封液体流动特性对磁液密封界面的影响

水轮机轴部应用磁性液体密封时,存在密封转速低、不稳定等现象,密封液体流场特性对密封失效有重大影响.基于数值计算的方法,对比了磁性液体动、静密封时密封液体的流场特性,并进行了实验验证.结果表明,密封压力对密封液体流场影响较小,轴转速对密封液体流场影响较大.该结论可为设计水轮机主轴的磁性液体密封装置提供理论指导.     

磁流体密封的研究

磁流体密封是一种新技术。由于它具有许多独特的优点，所以发展非常迅速。国外从７０年代初期开始研究，至今有关磁性流体密封件已商品化，正广泛应用于工业生产中，而我国这项技术刚起步．本文论述了磁流体密封装置的密封原理、耐压公式、基本结构及该密封中的一些技术问题；从Ｎａｖｉｅｒ－ｔｏｋｅｓ方程的　一般形式出发，推导出磁流体旋转密封的耐压公式：     

应用有限元法计算磁流体密封间隙磁场

本文应用有限元法对磁流体密封的非线性轴对称磁场进行了分析计算,讨论了密封间隙大小、永磁体性能对密封的最大承压能力△P_(mxa)的影响.计算结果表明,△P_(max)随密封间隙增大而迅速下降,随永磁体性能提高而上升,而且在间隙较小时,永磁体性能对△P_(max)的影响更大.     

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，计算结果较其他方法更可靠     

基于ANSYS的爬壁机器人永磁轮吸附装置的设计与优化

为解决钢质壁面与永磁轮之间吸附性能弱的问题,通过有限元分析方法研究永磁吸附装置,在永磁体尺寸不变的前提下对磁路展开优化,设计一种磁极同名阵列排布的新型永磁轮。对该吸附装置进行数值仿真分析,得到不同条件下永磁轮与钢制壁面之间的吸附力及轮磁通密度矢量图,借助于仿真软件对永磁轮的合理性进行验证,并对轭铁厚度和钢制壁面间不同气隙进行数值仿真,选取最优值,为爬壁机器人永磁吸附结构设计及优化提供参考。     

磁流体密封润滑油的研究

介绍了将磁流体密封技术用于密封润滑油的研究。回转轴转速除了与磁流体密封件的性能有很大关系的磁流体的性质和磁场强度之外,又着重阐述了回转轴转速是影响磁流体密封耐久性的重要因素。     

橡胶黏弹性对橡胶O形圈密封性能的影响

运用Ansys软件对橡胶密封圈进行瞬态动力学分析,研究橡胶材料的黏弹性对橡胶密封圈密封性能的影响。利用APDL参数化语言施加位移载荷,模拟橡胶密封结构在常温下的压缩追随性能,并在此基础上研究了橡胶O形圈的截面直径、间隙张开量、间隙张开时间、压缩率和压力对密封圈密封性能的影响。通过观察O形圈上表面的接触压力随时间的变化,探索在考虑振动工况和材料黏弹性的情况下O形密封圈的设计依据。研究结果表明,密封圈截面直径越大,其回弹时间越长,回弹量越小,压缩率、内压及密封面接触压力越大,追随间隙波动能力和密封性能越好。     

内置弹簧金属C形密封环密封性能有限元分析

针对新型内置弹簧金属C形密封环在高压管道法兰密封上的应用条件,采用ANSYS有限元软件建立三维仿真模型,并通过相关实验验证本文理论模拟方法的可靠性;基于仿真结果分析了C形密封环压缩-回弹性能和密封环相关参数对密封性能的具体影响。结果表明：对于管道密封环,其压缩率、合金包覆层厚度、弹簧丝直径和弹簧匝外径分别在20%~25%、0.25~0.30 mm、0.60~0.70 mm和4.0~4.2 mm范围内时,密封环具有良好的密封性能。     

凸装转子钕铁硼永磁同步电机主极漏磁有限元分析

提出了永磁磁极凸装在转子上的新结构永磁同步电机,用ＶｉｕａｌＣ语言编制面向对象的有限元分析程序,分析了电机的空载磁场并计算了主极漏磁系数,为实现永磁同步电机设计过程自动化奠定了基础。