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真空磁流體密封失效機(jī)理研究表明，磁流體材料蒸發(fā)沉積導(dǎo)致密封失效的情況很少，失效的主要原因是磁流體內(nèi)外兩側(cè)壓差過(guò)大，超過(guò)其總壓阻，密封材料突破更靴之間的密封環(huán)，形成磁流體的射流泄漏，伴隨大量磁流體的流失，使其無(wú)法自動(dòng)恢復(fù)耐壓性，造成長(zhǎng)久性失效。因此，磁流體的耐壓性是保證密封可靠運(yùn)行的Z重要的性能參數(shù)。單級(jí)更靴耐壓能力與更靴間隙、磁流體飽和磁化強(qiáng)度、磁流體注入量、工作溫度和傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速的關(guān)系討論如下：(1)濃度與磁場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系磁流體耐壓能力與磁化強(qiáng)度的關(guān)系見(jiàn)。磁流體的濃度影響其飽和磁化強(qiáng)度。濃度越大，流體可以包含的磁性粒子越多，磁場(chǎng)強(qiáng)度越高。但是由于磁性流體的高粘度，流體的內(nèi)耗增加，轉(zhuǎn)軸的功耗和溫度增加。一般濃度為0.3 ~ 0.35克/毫升，該濃度對(duì)應(yīng)的磁化強(qiáng)度約為350 ~ 400克(10-4T)。
磁流體耐壓性與密封間隙的關(guān)系曲線。理論上，密封間隙越小
壓力阻力越高，間隙太小不僅難以加工，而且運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的熱量會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)軸膨脹卡住?；趯?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和加工工藝，密封間隙的Z佳取值范圍為0.05~ 0.30mm，軸徑較小時(shí)，效果Z佳為0.1mm。(3)在一定密封間隙條件下，磁流體的耐壓性與磁更之間的軸向長(zhǎng)度有關(guān)，軸向長(zhǎng)度的密封間隙所形成的體積作為磁流體的注入量，而磁瓦與軸之間的間隙體積作為單位注入量。pr的實(shí)驗(yàn)曲線
3)在一定密封間隙的情況下，磁流體的耐壓性與磁更間的軸向長(zhǎng)度有關(guān)。軸向長(zhǎng)度的密封間隙形成的體積作為磁流體的注入量，磁瓦與軸之間的間隙體積作為每注入量的磁流體的耐壓和注入量的實(shí)驗(yàn)曲線?？梢钥闯?，磁流體的耐壓能力在開(kāi)始時(shí)隨著注入量的增加而線性增加，當(dāng)注入量增加到一定值時(shí)，耐壓能力沒(méi)有增加，而是穩(wěn)定在一定的恒定值。以開(kāi)始達(dá)到Z大耐受電壓值的注入量為Z佳注入量。注射量為6倍后，單更靴的耐壓值平衡在0.02兆帕
磁流體注入量/次數(shù)
磁流體注入量與耐壓的關(guān)系;
(4)磁流體的工作溫度
中的曲線顯示，耐受電壓隨著溫度的升高而降低。這是因?yàn)殡S著溫度的升高，分子熱運(yùn)動(dòng)速度增加，導(dǎo)致磁體和磁流體在水中長(zhǎng)時(shí)間有序排列被局部破壞，導(dǎo)致磁體的矯頑力和磁流體的飽和磁化強(qiáng)度降低，導(dǎo)致耐壓降低。當(dāng)磁流體密封組件處于高溫時(shí)
在工作條件下，冷卻裝置可用于將溫度降至60以下。(5)旋轉(zhuǎn)軸的Z大轉(zhuǎn)速及其對(duì)功耗的影響
當(dāng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速過(guò)高時(shí)，轉(zhuǎn)軸的摩擦熱能使磁流體溫度升高，流體中的分散劑脫落，導(dǎo)致磁流體性能下降，密封失效。通常在高速傳動(dòng)時(shí)，設(shè)置冷卻裝置，將轉(zhuǎn)軸的Z大線速度控制在20m/s以下，并在真空室中的驅(qū)動(dòng)軸輸出端增加增速機(jī)構(gòu)，以滿足工藝要求的規(guī)定轉(zhuǎn)速
6)多級(jí)磁靴串聯(lián)級(jí)數(shù)
單級(jí)磁流體更靴的密封耐壓能力Z大只能達(dá)到2×10Pa,用于真空裝置的磁流體密封需要至少承受105Pa的大氣壓力。對(duì)矩形齒型組成的多級(jí)磁流體密封裝置,當(dāng)密封組件旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的強(qiáng)度一定時(shí),一般選取7~14級(jí)更靴串聯(lián)的磁流體密封的耐壓能力Z大,此后再增加級(jí)數(shù),耐壓能力反而減小,原因是間隙中場(chǎng)強(qiáng)及其分布的變化影響到耐壓
對(duì)給定級(jí)數(shù)的密封裝置,提高耐壓可采用增加磁鐵尺寸和減少齒頂與軸間的間隙來(lái)實(shí)現(xiàn)。給出了徑向間隙、壓差及磁鐵尺寸的關(guān)系曲線。徑向間隙L2通常取Lg=0.5~0.05mm,過(guò)小時(shí)機(jī)被的振動(dòng)會(huì)引起齒頂與軸機(jī)械摩擦。密封軸的徑向跳動(dòng)量一般限制在徑向間隙L的25%以內(nèi)。