• ISSN 0258-2724
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极靴一体化磁性液体密封结构

于文娟 李德才 张志力

于文娟, 李德才, 张志力. 极靴一体化磁性液体密封结构[J]. 西南交通大学学报, 2023, 58(4): 940-946. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20210936
引用本文: 于文娟, 李德才, 张志力. 极靴一体化磁性液体密封结构[J]. 西南交通大学学报, 2023, 58(4): 940-946. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20210936
YU Wenjuan, LI Decai, ZHANG Zhili. Magnetic Fluid Sealing Structure of Integrated Pole Shoe[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2023, 58(4): 940-946. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20210936
Citation: YU Wenjuan, LI Decai, ZHANG Zhili. Magnetic Fluid Sealing Structure of Integrated Pole Shoe[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2023, 58(4): 940-946. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20210936

极靴一体化磁性液体密封结构

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20210936
基金项目: 国家自然科学基金(51735006,U1837206,51927810);北京市自然科学基金(3182013)
详细信息
    作者简介:

    于文娟(1996—),女,博士研究生,研究方向为磁性液体的理论及应用,E-mail:19116026@bjtu.edu.cn

    通讯作者:

    李德才(1965—),男,教授,博士,研究方向为磁性液体的理论及应用,E-mail:lidecai@mail.tsinghua.edu.cn

  • 中图分类号: TB42

Magnetic Fluid Sealing Structure of Integrated Pole Shoe

  • 摘要:

    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.

     

  • 图 1  传统磁性液体密封结构

    Figure 1.  Traditional magnetic fluid sealing structure

    图 2  极靴一体化磁性液体密封结构

    Figure 2.  Magnetic fluid sealing structure of integrated pole shoe

    图 3  磁性液体密封结构简化模型

    Figure 3.  Simplified model of magnetic fluid seal structure

    图 4  2Cr13材料的B-H曲线

    Figure 4.  B-H curve of 2Cr13 material

    图 5  网格结果

    Figure 5.  Meshing result

    图 6  磁场分布

    Figure 6.  Magnetic field distribution

    图 7  路径处的磁场大小分布

    Figure 7.  Magnetic field distribution along path

    图 8  一体化极靴尺寸标注

    Figure 8.  Dimensions of integrated pole shoe

    图 9  两种极靴极齿处的磁感应强度分布

    Figure 9.  Magnetic induction intensity distribution at pole teeth corresponding to two types of pole shoes

    图 10  不同壁厚的一体化极靴极齿处的磁感应强度分布

    Figure 10.  Magnetic induction intensity distribution at pole teeth of integrated pole shoes with different wall thicknesses

    图 11  不同轴向距离的一体化极靴极齿处的磁感应强度分布

    Figure 11.  Magnetic induction intensity distribution at pole teeth of integrated pole shoes with different axial distances

    图 12  不同分布比例的一体化极靴极齿处的磁感应强度分布

    Figure 12.  Magnetic induction intensity distribution at pole teeth of integrated pole shoe with different distribution ratios

    图 13  磁性液体密封实验台以及密封装置

    Figure 13.  Magnetic fluid sealing experimental setup and sealing device

    图 14  磁性液体密封耐压与磁性液体注入量的关系

    Figure 14.  Relationship between pressure resistance of magnetic fluid seal and amount of injected magnetic fluid

    表  1  不同壁厚对照组磁感应强度差值的总和

    Table  1.   Sum of differences of magnetic induction intensity in control group with different wall thicknessess

    薄壁厚度/mm0.81.01.2
    BSUM/T7.34897.33527.2693
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    表  2  不同轴向距离对照组磁感应强度差值的总和

    Table  2.   Sum of differences of magnetic induction intensity in control group with different axial distances

    轴向距离/mm0.81.01.21.4
    BSUM/T7.33527.28827.21707.0876
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    表  3  极靴尺寸分布比例对照组参数

    Table  3.   Distribution ratios of pole shoe size corresponding to control group parameters

    对照组 L1 L2 L3
    长度/
    mm
    极齿
    数/个
    长度/
    mm
    极齿
    数/个
    长度/
    mm
    极齿
    数/个
    A1 7.0 5 7.8 7 6.0 4
    A2 6.0 4 8.8 8 6.0 4
    A3 7.0 5 6.8 6 7.0 5
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    表  4  极靴尺寸分布比例对照组磁感应强度差值的总和

    Table  4.   Sum of differences of magnetic induction intensity in control groupp

    对照组A1A2A3
    BSUM/T7.08937.33526.9507
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  • [1] CHARLES S W, POPPLEWELL J. Properties and applications of magnetic liquids[J]. Endeavour, 1982, 6(4): 153-161. doi: 10.1016/0160-9327(82)90070-9
    [2] 李德才. 磁性液体的理论及应用[M]. 北京: 科学出版社, 2003.
    [3] ROSENSWEIG R E. Ferrohydrodynamics[M]. Cambridge: Cambridge University Press, 1985: 344.
    [4] 池长青, 王之珊, 赵丕智. 铁磁流体力学[M]. 北京: 北京航空航天大学出版社, 1993.
    [5] 何新智,苗玉宾,王礼,等. 磁性液体密封液体技术的进展简述[J]. 真空科学与技术学报,2019,39(5): 361-366. doi: 10.13922/j.cnki.cjovst.2019.05.01

    HE Xinzhi, MIAO Yubin, WANG Li, et al. Brief introduction to the progress of magnetic fluid sealing fluid technology[J]. Journal of Vacuum Science and Technology, 2019, 39(5): 361-366. doi: 10.13922/j.cnki.cjovst.2019.05.01
    [6] 李德才,郝都. 磁性液体旋转密封的关键问题研究进展[J]. 真空科学与技术学报,2018,38(7): 564-574. doi: 10.13922/j.cnki.cjovst.2018.07.04

    LI Decai, HAO Du. Research progress on key issues of magnetic fluid rotary seals[J]. Journal of Vacuum Science and Technology, 2018, 38(7): 564-574. doi: 10.13922/j.cnki.cjovst.2018.07.04
    [7] CHEN Y B, LI D C, ZHANG Y J, et al. Numerical analysis and experiment study of magnetic fluid boundary in seals[J]. Journal of Magnetics, 2018, 23(2): 293-299. doi: 10.4283/JMAG.2018.23.2.293
    [8] 陈一镖. 高速工况下磁性液体密封的研究[D]. 北京: 北京科技大学, 2019.
    [9] ZHANG Y J, CHEN Y B, LI D C, et al. Experimental validation and numerical simulation of static pressure in multi-stage ferrofluid seals[J]. IEEE Transactions on Magnetics, 2019, 55(3): 1-8. doi: 10.1109/TMAG.2019.2898030
    [10] CHEN J W, LI D C, HAO D. Investigation on the influence of temperature on starting torque of magnetic fluid seal[J]. Journal of Magnetics, 2018, 23(3): 436-441. doi: 10.4283/JMAG.2018.23.3.436
    [11] ROSENSWEIG R E. Ferrohydrodynamics[M]. NewYork: Dover Publications, 2002: 307-323.
    [12] 李德才. 磁性液体密封理论及应用[M]. 北京: 科学出版社, 2010: 174-177.
    [13] LI Z X, LI S X, WANG X, et al. Numerical simulation and experimental study on magnetorheological fluid seals with flexible pole pieces[J]. IEEE Transactions on Magnetics, 2021, 57(10): 1-7.
    [14] 兵器工业无损检测人员技术资格鉴定考核委员会. 常用钢材磁特性曲线速查手册[M]. 北京: 机械工业出版社, 2003: 53-55.
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-11-24
  • 修回日期:  2022-05-05
  • 网络出版日期:  2023-03-17
  • 刊出日期:  2022-05-07

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