硕士论文答辩ppt3磁流体动压润滑机械密封的自适应特性研究

1、1PPT模板下载： 行业PPT模板： 节日PPT模板： PPT素材下载： PPT图表下载： 优秀PPT下载： PPT教程： Word教程： Excel教程： 资料下载： PPT课件下载： 范文下载： 试卷下载： 教案下载： 汇报人：汇报人：磁流体动压润滑机械密封的自适应特性研究磁流体动压润滑机械密封的自适应特性研究南京工业大学 Nanjing Tech UniversityResearch on Self-adaptive Characteristics of Mechanical Seal Hydrodynamically Lubricated by Magnetic Fluid流体工程与密

2、封技术研究室2绪论12磁流体动压润滑机械密封性能的试验研究3磁流体动压润滑机械密封自适应特性的试验研究4结论与展望5目目 录录 ContentsContents磁流体动压润滑机械密封试验装置南京工业大学 Nanjing Tech UniversityPage 23Page 311南京工业大学 Nanjing Tech University绪论 高可控性 高智能性4Page 411南京工业大学 Nanjing Tech University绪论泄漏现象 普遍出现 5Page 511南京工业大学 Nanjing Tech University绪论uh2流体动力楔模型h1pmax机械密封的结构 螺旋

3、槽密封环模型 高精度高稳定可靠性零泄漏动压润滑机械密封6Page 611南京工业大学 Nanjing Tech University绪论图 1-4 磁流体润滑的非接触式机械密封结构优点：1.充满密封副表面实现连续润滑2.不易泄漏3.不易受外部污染4.能够更好的促使良好的全油膜 形成5.产生相比于传统的滑动轴承小 得多的摩擦力6.能大大提高滑动轴承的承载能 力和抗磨损的能力711南京工业大学 Nanjing Tech University绪论Page 7工作在高压、高转速下的机械密封高参数密封密封能力是比较稳定的压力波动转速突变811南京工业大学 Nanjing Tech University绪

4、论Page 8自适应控制系统 目的调节： 工况条件 的波动情况修正：自身特性来适 应对象扰动的 动态特性的变化911南京工业大学 Nanjing Tech University绪论Page 9拥有自适应控制能力的系统在运行过程中，控制过程信息不断被采集确定被控制对象当前工作状态的实际情况，性能准则的优化，确定自适应控制规律控制器的结构以及参数被实时的调整，使系统的运行状态始终处于自动的工作在最优或者次最优的情况中10Page 1011南京工业大学 Nanjing Tech University绪论课题研究目的：1：提出了一种磁流体润滑的非接触式机械密封结构，建立了一套多参数可控的机械密封试验装

5、置，研究了磁场强度对磁流体动压密封性能的影响规律。2：利用磁流体粘度可控的特性，采用磁场发生器控制磁流体动压润滑膜的动压性能，提出了密封性能的自适应控制方法。11Page 1111南京工业大学 Nanjing Tech University绪论课题的技术路线如右图：12Page 1212南京工业大学 Nanjing Tech University磁流体动压润滑机械密封试验装置 在传统机械密封的基础上，研发了一套磁流体动压润滑机械密封试验装置，并对此装置的关键技术部分动静密封环进行了改进设计。13Page 1312南京工业大学 Nanjing Tech University磁流体动压润滑机械密封

6、试验装置设计完成后静、动密封环效果图如下图所示：1321磁流体泵入孔；2温度传感器输入孔；3压力传感器输入孔；4螺旋槽414Page 1412南京工业大学 Nanjing Tech University磁流体动压润滑机械密封试验装置 动密封环成品图如下图所示：15Page 1512南京工业大学 Nanjing Tech University磁流体动压润滑机械密封试验装置磁流体基本物性参数测试 MCR旋转流变仪 MCR旋转流变仪测量头16Page 1612南京工业大学 Nanjing Tech University磁流体动压润滑机械密封试验装置本试验所用磁流体的基本物性参数：如下图： 磁流体剪切

7、速率与粘度的关系磁流体剪切速率与剪切应力的关系17Page 1712南京工业大学 Nanjing Tech University磁流体动压润滑机械密封试验装置 C202p002p0fH)sin(d12d23HMTkHM2csin)0.5L(1)(5 . 023?L)(dLMM TkHML002pd)6/1 ()(C20fH)sin()(5 . 01)(5 . 023LL磁场对磁流体粘度的影响规律 :可以通过改变外磁场强度的大小来控制磁流体的粘度数值，产生与所需要相适应的动压效应，从而提高机械密封的密封性能。18Page 1812南京工业大学 Nanjing Tech University磁流体

8、动压润滑机械密封试验装置 2.5密封环螺旋槽的槽型优化： 为了省略槽型设计时大量繁琐的计算，且更能直观的观察设计分析的结果，应用Visual Basic 6.0开发了可视化密封槽槽型设计软件。19Page 1912南京工业大学 Nanjing Tech University磁流体动压润滑机械密封试验装置 为了研究影响因素的重要性，采用正交试验研究槽长比等因素对螺旋槽液膜承载力、泄漏率、刚漏比的影响。如表2-1所示。 20Page 2012南京工业大学 Nanjing Tech University磁流体动压润滑机械密封试验装置螺旋槽液膜承载力的极差分析泄漏率的极差分析21Page 2112南京

9、工业大学 Nanjing Tech University磁流体动压润滑机械密封试验装置螺旋槽优化结果为:槽长比为0.4，槽宽比为0.6，槽深为12 m，螺旋角为0.1 rad，槽数为8，最小膜厚为2 m，改形位置为0.1螺旋槽液膜承载力最大，泄漏率最小，刚漏比最大。22Page 2212南京工业大学 Nanjing Tech University磁流体动压润滑机械密封试验装置2.5 磁流体密封中的电磁场数值模拟 图 2-11 磁场发生器及密封系统的物理模型23Page 2312南京工业大学 Nanjing Tech University磁流体动压润滑机械密封试验装置 材料铜线空气磁流体相对导磁

10、率0.911电导率5.98810703107相对介电常数111表 2-6 电磁系统具体电磁参数图 2-13 403不锈钢的B-H曲线24Page 2412南京工业大学 Nanjing Tech University磁流体动压润滑机械密封试验装置电电流流1A时时磁磁感感线线分分布布如如下下图图：整整个个系系统统的的磁磁感感应应强强度度分分布布云云图图：25Page 2512南京工业大学 Nanjing Tech University磁流体动压润滑机械密封试验装置 磁场强度在极靴和密封位置的值远磁场强度在极靴和密封位置的值远大于其它位置，其分布云图如下图：大于其它位置，其分布云图如下图： 磁场强度

11、矢量图如下：磁场强度矢量图如下：26Page 2612南京工业大学 Nanjing Tech University磁流体动压润滑机械密封试验装置平均磁场强度H与电流大小I的关系如下图： 上图反映出电磁强度和电流大小成正比关系。磁流体之间电磁力与电流大小关系如下图： 由上图可知磁流体之间的电磁力较小，其随着电流的增大而变大，考虑计算的误差存在，其关系可以近似为线性关系。27Page 2713南京工业大学 Nanjing Tech University磁流体动压润滑机械密封性能的试验研究使用合适的闭合力，通过调节磁场发生器中的电流强度来控制密封能力是可行的。对螺旋槽机械密封中磁流体薄膜的流体动力润

12、滑特性进行试验研究磁场对磁流体的流体动力效应的影响机理。非接触式机械密封试验设备为基础润滑膜压力分布的数值分析研究磁场强度、旋转速度的变化对润滑膜厚度的影响规律开展了摩擦扭矩、温度特性和磁流体损耗的试验性研究。流体动压效应随磁场强度的变化规律28Page 2813南京工业大学 Nanjing Tech University磁流体动压润滑机械密封性能的试验研究系统结构参数数值导线直径d0/mm1导线缠绕匝数N/根800绕组横截面A/mm2800密封环外径d1/mm104密封环内径d2/mm68转轴直径d3/mm70极靴直径d4/mm236极靴出口宽L1/mm15静环宽度L2/mm25动环宽度L3

13、/mm24密密封封系系统统的的主主要要几几何何尺尺寸寸对密封环间磁感应强度进行了测量29Page 2913南京工业大学 Nanjing Tech University磁流体动压润滑机械密封性能的试验研究图 3-4 平均磁化强度和电流强度的关系图 3-5 膜厚随着I不同值的变化规律图 3-6 M随的不同值的变化规律图 3-7 T随值的变化规律30Page 3013南京工业大学 Nanjing Tech University磁流体动压润滑机械密封性能的试验研究图 3-8 在I的不同值下，磁流体的泵排量随的改变量图 3-9 电流强度对最大膜压的影响：膜厚 /膜的摩擦力矩随旋转速度和磁场强度增加而增加

14、可采用外磁场强度来控制密封能力。 由于液膜的粘性耗散和密封环的热变形，所以密封环的温度上升不可避免。随着动环转速的增加，磁流体的损耗量也会增大。采用合适的闭合力，液膜压力随磁场强度而变化。31Page 3114南京工业大学 Nanjing Tech University磁流体动压润滑机械密封自适应特性的试验研究密封间隙中的液膜压力被密封介质的压力机械密封处于正常运转工作状态导致密封失效相 等不相等32Page 3214南京工业大学 Nanjing Tech University磁流体动压润滑机械密封自适应特性的试验研究改变外磁场强度可改变磁流体润滑膜的动压，使得润滑膜压力大小与被密封介质的压力

15、大小相等磁流体的供给量的调节可以通过控制相应电磁阀来实现，使所需要密封介质的供给流量与润滑介质的泵送量流量相当实现了此非接触式机械密封系统中密封性能的自适应控制。33Page 3314南京工业大学 Nanjing Tech University磁流体动压润滑机械密封自适应特性的试验研究磁流体润滑机械密封的基本结构：34Page 3414南京工业大学 Nanjing Tech University磁流体动压润滑机械密封自适应特性的试验研究35Page 3514南京工业大学 Nanjing Tech University磁流体动压润滑机械密封自适应特性的试验研究 密封性能密封性能 分析模块分析模块

16、密封腔压力密封腔压力 转轴转速转轴转速操作参数操作参数监控模块监控模块参数变化？参数变化？否否是是参数微调参数微调模块模块调节磁流体调节磁流体入口流量入口流量调节磁场发调节磁场发生器电压生器电压满足密封要求？满足密封要求？否否是是密封环几何参数密封环几何参数密封环端面比压密封环端面比压密封环材料参数密封环材料参数铁磁流体粘度关系铁磁流体粘度关系密封腔内压力P1=0.25MPa密封腔内压力P2=0.50MPa密封腔内压力P3=0.75MPa磁流体粘度（mPas）76.8683.2289.76磁场强度H（A/m）133833391756833电流强度I（A）0.731.852.43表4-1自适应控

17、制研究试验结果36Page 3614南京工业大学 Nanjing Tech University磁流体动压润滑机械密封自适应特性的试验研究 根据以上实验数据可以得出密封腔内压力变化对磁场发生器的电流强度的影响规律。图 4-3 电流强度随密封腔内压力的变化规律由图4-3可以得出，在试验条件一定的情况下，随着密封腔内的压力的增大，磁场发生器内的电流强度不断增大，从而使磁场强度不断增大，进而影响磁流体的粘度。与此同时，磁流体的粘度变化会导致润滑介质泵送量的变化，从而保证磁流体的动压能随被密封介质压力的增大而增大，保证密封效果。 37Page 3715南京工业大学 Nanjing Tech University结论与展望结论对磁流体的物性参数进行了准确测量，以及对密封装置进行了优化设计。利用有限元软件对磁流体密封中的电磁场进行数值模拟对磁流体动压润滑机械密封性能开展了试验研究对磁流体润滑机械密封的自适应控制原理进行系统研究，并结合磁流体润滑机械密封试验机的磁场发生器中电流强度和密封介质之间的关系提出了该磁流体润滑机械密