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分瓣式磁性液体密封性能研究

发布时间:2022-02-24 21:02
  本论文针对解决的是大型工业设备的旋转轴,如船舶艉轴、电机转轴等的动密封问题。由于这些旋转轴轴径很大,且有时轴端已经连接了其他很复杂的零部件,不便或不允许拆卸。因此在这些情况下安装普通的磁性液体密封件时,整个拆卸及装配过程非常困难,会消耗大量的人力物力资源。为此,本文提出并设计了一种新型的分瓣式磁性液体密封装置,以便提高安装和维修的效率,减少由于停工而造成的经济损失。本论文针对这一目标,完成了以下研究:(1)对磁性液体密封、剖分式密封和分瓣式磁性液体密封的研究现状进行了总结,针对前人分瓣式磁性液体密封研究中所遇到的分瓣式外壳的密封不可靠难题,创新性地提出了一种O型密封圈与橡胶条配合使用的分瓣式外壳的密封方法。(2)在磁性液体的三大方程理论基础之上,结合磁性液体的Bernoulli方程,推导了磁性液体密封的耐压公式。(3)按照一定比例,缩小设计并绘制了分瓣式磁性液体密封装置的装配图以及各部件的零件图,并进行了分瓣式密封结构的材料选取。(4)用COMSOL模拟了分瓣式磁性液体密封装置内部磁性液体密封组件的静磁场,通过后处理分析,验证了结构设计的合理性,并且计算了旋转轴密封处的理论耐压能力值。... 

【文章来源】:北方工业大学北京市

【文章页数】:68 页

【学位级别】:硕士

【文章目录】:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 磁性液体密封研究现状
    1.3 分瓣式密封研究现状
        1.3.1 剖分式密封
        1.3.2 分瓣式磁性液体密封
    1.4 研究内容
第二章 分瓣式磁性液体密封理论
    2.1 磁性液体密封的基础理论
        2.1.1 磁性液体的质量守恒方程
        2.1.2 磁性液体的能量守恒方程
        2.1.3 磁性液体的运动方程
    2.2 磁性液体密封的耐压理论
        2.2.1 磁性液体的Bernoulli方程
        2.2.2 磁性液体密封的耐压公式
    2.3 本章小结
第三章 分瓣式磁性液体密封装置结构设计
    3.1 分瓣式密封结构方案设计
    3.2 分瓣式外壳的设计
        3.2.1 分瓣式外壳的材料选择
        3.2.2 外壳的结构设计
    3.3 其他零件的设计
        3.3.1 主轴的设计
        3.3.2 极靴的设计
        3.3.3 分瓣式隔磁环的设计
        3.3.4 分瓣式端盖的设计
        3.3.5 剖分式轴承
        3.3.6 永久磁铁的选择
    3.4 本章小结
第四章 磁性液体密封磁场仿真
    4.1 分瓣式磁性液体密封装置磁场模拟
        4.1.1 建立磁性液体密封模型
        4.1.2 设置求解域和边界条件
        4.1.3 网格划分与数值求解
        4.1.4 仿真结果分析
    4.2 磁性液体密封参数化扫描
        4.2.1 密封间隙对磁场强度的影响
        4.2.2 极靴厚度对磁场强度的影响
        4.2.3 磁铁厚度对磁场强度的影响
    4.3 磁性液体密封磁场仿真APP的开发
        4.3.1 COMSOL APP的介绍
        4.3.2 磁性液体密封仿真APP
    4.4 本章小结
第五章 分瓣式密封结构橡胶有限元分析
    5.1 橡胶材料的性质
        5.1.1 几何非线性
        5.1.2 材料非线性
        5.1.3 接触非线性
    5.2 橡胶密封判定准则
        5.2.1 最大接触应力准则
        5.2.2 Von-Mises屈服失效判据
    5.3 分瓣式结构橡胶有限元分析
        5.3.1 O型密封圈的有限元分析
        5.3.2 矩形截面密封条的有限元分析
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 主要结论
    6.2 研究展望
参考文献
在学期间的研究成果
致谢


【参考文献】:
期刊论文
[1]分瓣式密封装置磁性液体平面密封研究[J]. 张惠涛,李德才.  机械工程学报. 2018(05)
[2]全剖式机械密封的发展状况与性能试验研究[J]. 宋佳.  流体机械. 2016(05)
[3]剖分式机械密封技术研究现状及关键问题探讨[J]. 胡琼,孙见君,涂桥安,马晨波,何斌辉,刘平.  化工进展. 2015(05)
[4]基于有限元分析的液压往复密封优化设计[J]. 贺庆平,张付英,沈晓斌.  机械设计与制造. 2008(07)
[5]高压快开盲板侍服密封圈非线性有限元分析[J]. 蔡永梅,王伟,谢禹钧,苗一,韦达刚.  辽宁石油化工大学学报. 2007(03)
[6]磁性液体密封耐压传递过程的分析[J]. 宇文丽霞,李德才,何新智.  机械工程师. 2006(06)
[7]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)
[8]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)
[9]纳米磁性液体的特性与应用[J]. 耿文学.  电子测试. 2004(02)
[10]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)

博士论文
[1]分瓣式结构磁性密封胶密封性能理论与实验研究[D]. 张惠涛.北京交通大学 2018

硕士论文
[1]分瓣式磁性液体密封的理论及实验研究[D]. 孟祥前.北京交通大学 2014
[2]液压伺服作动器O形密封圈实验研究与有限元分析[D]. 胡琦.哈尔滨工业大学 2011



本文编号:3643503

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