非接触式磁力密封结构设计与分析

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随着科学材料和制造技术的不断进步,各种旋转机械正朝着高性能化发展,使得机械密封技术变得更高级化和复杂化,同时出于环境保护的需要,人们对机械密封的创新和实用化性能要求也越来越高,这也对密封稳定性、可靠性和寿命提出了更高的要求。但是传统的的机械密封是难以达到上述要求的,因此必须研究开发新型的机械密封装置以满足工业生产和特殊情况的需要,也亟需新理论和新技术、新材料等作为支撑。随着电子技术、磁性材料、控制工程等学科的迅速发展,拥有优良性能的磁场受到了极大关注,其有很大的发展和应用前景。本文提出了应用磁场力的非接触式机械密封方式,对其密封原理进行了介绍,通过图示对端面的受力情况进行了分析。流体膜特性参数和电磁力的计算。根据流体动力学和纳维—斯托克斯方程组(N-S)得到平行平面间隙膜压、承载力、泄漏量等流体膜特性参数。根据电磁场的基本理论,分析和比较了数值计算法和磁路法两种磁感应强度的计算方法,以及虚位移法和麦克斯韦应力法两种电磁力的计算方法,由此推导出磁感应强度和电磁力的理论计算公式。密封结构设计。包括对控制系统中的传感器、控制器、功率放大器选型,对线圈的选择和设计,对密封副的材料选择。同时根据密封和电磁学的要求,采用磁路法,根据磁极面积,对密封副的结构参数进行了设计。密封端面密封性能分析和计算。计算动环端面作用力、间隙刚度和泄漏量。运用ANSYS软件对电磁场仿真分析,对密封端面结构进行二维建模,仿真得出磁感应线、磁流密度和电磁力大小。并对不同密封间隙大小和电流大小情况下的电磁力进行分析,并反推得到两侧电磁力对应的电流大小,得到模拟图形。本文主要通过对非接触式磁力密封相关参数和性能的研究,为密封研究提出了新思路,同时也为下一步的研究提供理论支持和参考。
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