作为磁性液体最成熟的应用之一,磁性液体密封的极齿结构易出现因安装和转轴跳动而剐蹭损坏的问题,且常用的极齿结构因尺寸微小,还存在加工工艺差和大间隙下密封性能差的问题,从而导致密封失效。为了解决上述问题,首次提出使用环形导磁片和不导磁片交替放置的无齿磁性液体密封结构,新型密封的结构优势明显,经ANSYS仿真计算,并与经典磁性液体密封进行了对比,发现新结构具有一定的耐压能力,可以替代磁性液体密封的经典结构;随后运用Design-Expert统计工具对无齿磁性液体密封进行优化设计,为无齿磁性液体密封的设计提供参考方案。该方法设计出的无齿磁性液体密封在工程中已有成功应用,密封良好,可靠性高。

为了在磁流体密封结构的密封间隙内获得最大磁感应强度差从而提高磁性液体密封装置的耐压能力,基于一典型的磁性液体密封结构,在磁性液体密封理论基础上,采用有限元仿真计算出磁性液体密封结构中的磁场,从而计算出磁性液体密封耐压能力并对极齿进行了优化。结果表明,改变极齿齿形,增加极齿齿顶部长度,极齿处于饱和磁化,磁阻逐渐减小,极齿间最大磁感应强度的均值逐渐增高,而最小磁感应强度的均值逐渐降低,因此密封间隙的耐压能力增强。继续增加极齿齿顶部宽度,极齿处于不饱和磁化状态,极齿间最大磁感应强度降低的幅度大于最小磁感应强度降低的幅度,因此耐压能力降低。

作为磁性液体最成熟的应用之一,磁性液体密封常用的环形磁体存在连通和定位问题,首次提出在永磁体上设计连通通孔这一新型结构。对磁体部位连通通孔尺寸和位置进行建模设计,随后进行有限元分析和仿真,利用仿真结果计算出不同情况下磁体液体密封装置的耐压值,分析了不同结构下密封装置耐压值的变化,为永磁体通孔的设计提供了方案:当通孔设置远轴侧时,其直径应小于磁体径向尺寸的2/3;若需要将通孔位置设置于近轴侧,通孔直径应小于磁体径向尺寸的1/3。该方法设计出的磁性液体密封在工程中成功应用十多年,密封良好,可靠性高。

磁性液体密封是磁性液体最成熟的应用。磁性液体密封的密封性能会随着静置时间的延长发生变化,尤其是启动扭矩随静置时间延长而增大的现象,可能会导致密封件启动困难甚至损坏。针对磁性液体密封启动扭矩发生改变的现象,实验研究启动扭矩与温度、静置时间、磁性液体注入量和磁性液体所受压力的关系,理论分析启动扭矩产生变化的原因。研究结果表明:密封装置所在环境温度降低、静置时间延长、磁性液体注入量增多、所受外界压力减小,都会造成磁性液体密封启动扭矩的增大;引起这种现象的本质是磁性液体中的磁性颗粒在磁场作用下成链,链断裂所需的屈服应力是引起磁性液体密封启动扭矩变化的原因。

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。

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...

磁性液体是一种功能材料,既具有液体的流动性,又具有固体磁性材料的磁性,在密封中的应用是其最成功的应用之一。磁性液体密封作为高新密封技术,被广泛应用在军工、化工、航空航天等领域。目前,磁性液体密封技术在密封气体介质和真空中的研究已经趋于成熟,相比之下,对液体介质的密封还存在很大局限性。从磁性液体与被密封液体介质的界面稳定性、界面破坏过程以及用于液体介质的密封装置结构设计三方面,对磁性液体旋转密封技术的研究进展进行阐述,总结三类用于液体介质密封的磁性液体密封结构设计方法的技术特点和缺点,最后对磁性液体在液体介质密封中的前景作出展望。

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.

文中通过介绍疲劳裂纹扩展的规律，指出了疲劳裂纹扩展的研究途径。残余应力、超载、温度、加载频率和应力比是影响疲劳裂纹扩展的主要因素。发展相关理论和方法，正确认识影响机理，科学预测疲劳裂纹扩展行为一直是研究者关注的问题。文中介绍了近年来残余应力、超载、温度、加载频率和应力比对材料疲劳裂纹扩展的影响机理方面的研究，论述了其影响效果，得出了常用结论。

提出了一种结构简单的磁性液体阻尼减振器。根据牛顿第二定律和液体的连续性方程,建立了减振器中磁性液体流动的动力学模型,结合弹性悬臂梁的振动能量,得到减振器施加于悬臂梁后梁对数衰减率的表达式。设计实验验证减振器中不同永磁体半径,外壳与永磁体间的不同间隙以及不同饱和磁化强度的磁性液体对梁振动对数衰减率的影响,表明在所假设的条件下,理论与实验结果的一致性较好。同时还发现,在一定的范围内,磁性液体阻尼减振器的阻尼效果随着永磁体半径的增大而增大;减振器外壳与永磁体间有一最佳间隙,可使得梁振动达到最大的对数衰减率。