碩士論文答辯ppt3磁流體動壓潤滑機械密封的自適應特性研究

1、1PPT模板下載： 行業(yè)PPT模板： 節(jié)日PPT模板： PPT素材下載： PPT圖表下載： 優(yōu)秀PPT下載： PPT教程： Word教程： Excel教程： 資料下載： PPT課件下載： 范文下載： 試卷下載： 教案下載： 匯報人：匯報人：磁流體動壓潤滑機械密封的自適應特性研究磁流體動壓潤滑機械密封的自適應特性研究南京工業(yè)大學 Nanjing Tech UniversityResearch on Self-adaptive Characteristics of Mechanical Seal Hydrodynamically Lubricated by Magnetic Fluid流體工程與密

2、封技術研究室2緒論12磁流體動壓潤滑機械密封性能的試驗研究3磁流體動壓潤滑機械密封自適應特性的試驗研究4結論與展望5目目 錄錄 ContentsContents磁流體動壓潤滑機械密封試驗裝置南京工業(yè)大學 Nanjing Tech UniversityPage 23Page 311南京工業(yè)大學 Nanjing Tech University緒論 高可控性 高智能性4Page 411南京工業(yè)大學 Nanjing Tech University緒論泄漏現(xiàn)象 普遍出現(xiàn) 5Page 511南京工業(yè)大學 Nanjing Tech University緒論uh2流體動力楔模型h1pmax機械密封的結構 螺旋

3、槽密封環(huán)模型 高精度高穩(wěn)定可靠性零泄漏動壓潤滑機械密封6Page 611南京工業(yè)大學 Nanjing Tech University緒論圖 1-4 磁流體潤滑的非接觸式機械密封結構優(yōu)點：1.充滿密封副表面實現(xiàn)連續(xù)潤滑2.不易泄漏3.不易受外部污染4.能夠更好的促使良好的全油膜 形成5.產(chǎn)生相比于傳統(tǒng)的滑動軸承小 得多的摩擦力6.能大大提高滑動軸承的承載能 力和抗磨損的能力711南京工業(yè)大學 Nanjing Tech University緒論Page 7工作在高壓、高轉速下的機械密封高參數(shù)密封密封能力是比較穩(wěn)定的壓力波動轉速突變811南京工業(yè)大學 Nanjing Tech University緒

4、論Page 8自適應控制系統(tǒng) 目的調節(jié)： 工況條件 的波動情況修正：自身特性來適 應對象擾動的 動態(tài)特性的變化911南京工業(yè)大學 Nanjing Tech University緒論Page 9擁有自適應控制能力的系統(tǒng)在運行過程中，控制過程信息不斷被采集確定被控制對象當前工作狀態(tài)的實際情況，性能準則的優(yōu)化，確定自適應控制規(guī)律控制器的結構以及參數(shù)被實時的調整，使系統(tǒng)的運行狀態(tài)始終處于自動的工作在最優(yōu)或者次最優(yōu)的情況中10Page 1011南京工業(yè)大學 Nanjing Tech University緒論課題研究目的：1：提出了一種磁流體潤滑的非接觸式機械密封結構，建立了一套多參數(shù)可控的機械密封試驗裝

5、置，研究了磁場強度對磁流體動壓密封性能的影響規(guī)律。2：利用磁流體粘度可控的特性，采用磁場發(fā)生器控制磁流體動壓潤滑膜的動壓性能，提出了密封性能的自適應控制方法。11Page 1111南京工業(yè)大學 Nanjing Tech University緒論課題的技術路線如右圖：12Page 1212南京工業(yè)大學 Nanjing Tech University磁流體動壓潤滑機械密封試驗裝置 在傳統(tǒng)機械密封的基礎上，研發(fā)了一套磁流體動壓潤滑機械密封試驗裝置，并對此裝置的關鍵技術部分動靜密封環(huán)進行了改進設計。13Page 1312南京工業(yè)大學 Nanjing Tech University磁流體動壓潤滑機械密封

6、試驗裝置設計完成后靜、動密封環(huán)效果圖如下圖所示：1321磁流體泵入孔；2溫度傳感器輸入孔；3壓力傳感器輸入孔；4螺旋槽414Page 1412南京工業(yè)大學 Nanjing Tech University磁流體動壓潤滑機械密封試驗裝置 動密封環(huán)成品圖如下圖所示：15Page 1512南京工業(yè)大學 Nanjing Tech University磁流體動壓潤滑機械密封試驗裝置磁流體基本物性參數(shù)測試 MCR旋轉流變儀 MCR旋轉流變儀測量頭16Page 1612南京工業(yè)大學 Nanjing Tech University磁流體動壓潤滑機械密封試驗裝置本試驗所用磁流體的基本物性參數(shù)：如下圖： 磁流體剪切

7、速率與粘度的關系磁流體剪切速率與剪切應力的關系17Page 1712南京工業(yè)大學 Nanjing Tech University磁流體動壓潤滑機械密封試驗裝置 C202p002p0fH)sin(d12d23HMTkHM2csin)0.5L(1)(5 . 023?L)(dLMM TkHML002pd)6/1 ()(C20fH)sin()(5 . 01)(5 . 023LL磁場對磁流體粘度的影響規(guī)律 :可以通過改變外磁場強度的大小來控制磁流體的粘度數(shù)值，產(chǎn)生與所需要相適應的動壓效應，從而提高機械密封的密封性能。18Page 1812南京工業(yè)大學 Nanjing Tech University磁流體

8、動壓潤滑機械密封試驗裝置 2.5密封環(huán)螺旋槽的槽型優(yōu)化： 為了省略槽型設計時大量繁瑣的計算，且更能直觀的觀察設計分析的結果，應用Visual Basic 6.0開發(fā)了可視化密封槽槽型設計軟件。19Page 1912南京工業(yè)大學 Nanjing Tech University磁流體動壓潤滑機械密封試驗裝置 為了研究影響因素的重要性，采用正交試驗研究槽長比等因素對螺旋槽液膜承載力、泄漏率、剛漏比的影響。如表2-1所示。 20Page 2012南京工業(yè)大學 Nanjing Tech University磁流體動壓潤滑機械密封試驗裝置螺旋槽液膜承載力的極差分析泄漏率的極差分析21Page 2112南京

9、工業(yè)大學 Nanjing Tech University磁流體動壓潤滑機械密封試驗裝置螺旋槽優(yōu)化結果為:槽長比為0.4，槽寬比為0.6，槽深為12 m，螺旋角為0.1 rad，槽數(shù)為8，最小膜厚為2 m，改形位置為0.1螺旋槽液膜承載力最大，泄漏率最小，剛漏比最大。22Page 2212南京工業(yè)大學 Nanjing Tech University磁流體動壓潤滑機械密封試驗裝置2.5 磁流體密封中的電磁場數(shù)值模擬 圖 2-11 磁場發(fā)生器及密封系統(tǒng)的物理模型23Page 2312南京工業(yè)大學 Nanjing Tech University磁流體動壓潤滑機械密封試驗裝置 材料銅線空氣磁流體相對導磁

10、率0.911電導率5.98810703107相對介電常數(shù)111表 2-6 電磁系統(tǒng)具體電磁參數(shù)圖 2-13 403不銹鋼的B-H曲線24Page 2412南京工業(yè)大學 Nanjing Tech University磁流體動壓潤滑機械密封試驗裝置電電流流1A時時磁磁感感線線分分布布如如下下圖圖：整整個個系系統(tǒng)統(tǒng)的的磁磁感感應應強強度度分分布布云云圖圖：25Page 2512南京工業(yè)大學 Nanjing Tech University磁流體動壓潤滑機械密封試驗裝置 磁場強度在極靴和密封位置的值遠磁場強度在極靴和密封位置的值遠大于其它位置，其分布云圖如下圖：大于其它位置，其分布云圖如下圖： 磁場強度

11、矢量圖如下：磁場強度矢量圖如下：26Page 2612南京工業(yè)大學 Nanjing Tech University磁流體動壓潤滑機械密封試驗裝置平均磁場強度H與電流大小I的關系如下圖： 上圖反映出電磁強度和電流大小成正比關系。磁流體之間電磁力與電流大小關系如下圖： 由上圖可知磁流體之間的電磁力較小，其隨著電流的增大而變大，考慮計算的誤差存在，其關系可以近似為線性關系。27Page 2713南京工業(yè)大學 Nanjing Tech University磁流體動壓潤滑機械密封性能的試驗研究使用合適的閉合力，通過調節(jié)磁場發(fā)生器中的電流強度來控制密封能力是可行的。對螺旋槽機械密封中磁流體薄膜的流體動力潤

12、滑特性進行試驗研究磁場對磁流體的流體動力效應的影響機理。非接觸式機械密封試驗設備為基礎潤滑膜壓力分布的數(shù)值分析研究磁場強度、旋轉速度的變化對潤滑膜厚度的影響規(guī)律開展了摩擦扭矩、溫度特性和磁流體損耗的試驗性研究。流體動壓效應隨磁場強度的變化規(guī)律28Page 2813南京工業(yè)大學 Nanjing Tech University磁流體動壓潤滑機械密封性能的試驗研究系統(tǒng)結構參數(shù)數(shù)值導線直徑d0/mm1導線纏繞匝數(shù)N/根800繞組橫截面A/mm2800密封環(huán)外徑d1/mm104密封環(huán)內徑d2/mm68轉軸直徑d3/mm70極靴直徑d4/mm236極靴出口寬L1/mm15靜環(huán)寬度L2/mm25動環(huán)寬度L3

13、/mm24密密封封系系統(tǒng)統(tǒng)的的主主要要幾幾何何尺尺寸寸對密封環(huán)間磁感應強度進行了測量29Page 2913南京工業(yè)大學 Nanjing Tech University磁流體動壓潤滑機械密封性能的試驗研究圖 3-4 平均磁化強度和電流強度的關系圖 3-5 膜厚隨著I不同值的變化規(guī)律圖 3-6 M隨的不同值的變化規(guī)律圖 3-7 T隨值的變化規(guī)律30Page 3013南京工業(yè)大學 Nanjing Tech University磁流體動壓潤滑機械密封性能的試驗研究圖 3-8 在I的不同值下，磁流體的泵排量隨的改變量圖 3-9 電流強度對最大膜壓的影響：膜厚 /膜的摩擦力矩隨旋轉速度和磁場強度增加而增加

14、可采用外磁場強度來控制密封能力。 由于液膜的粘性耗散和密封環(huán)的熱變形，所以密封環(huán)的溫度上升不可避免。隨著動環(huán)轉速的增加，磁流體的損耗量也會增大。采用合適的閉合力，液膜壓力隨磁場強度而變化。31Page 3114南京工業(yè)大學 Nanjing Tech University磁流體動壓潤滑機械密封自適應特性的試驗研究密封間隙中的液膜壓力被密封介質的壓力機械密封處于正常運轉工作狀態(tài)導致密封失效相 等不相等32Page 3214南京工業(yè)大學 Nanjing Tech University磁流體動壓潤滑機械密封自適應特性的試驗研究改變外磁場強度可改變磁流體潤滑膜的動壓，使得潤滑膜壓力大小與被密封介質的壓力

15、大小相等磁流體的供給量的調節(jié)可以通過控制相應電磁閥來實現(xiàn)，使所需要密封介質的供給流量與潤滑介質的泵送量流量相當實現(xiàn)了此非接觸式機械密封系統(tǒng)中密封性能的自適應控制。33Page 3314南京工業(yè)大學 Nanjing Tech University磁流體動壓潤滑機械密封自適應特性的試驗研究磁流體潤滑機械密封的基本結構：34Page 3414南京工業(yè)大學 Nanjing Tech University磁流體動壓潤滑機械密封自適應特性的試驗研究35Page 3514南京工業(yè)大學 Nanjing Tech University磁流體動壓潤滑機械密封自適應特性的試驗研究 密封性能密封性能 分析模塊分析模塊

16、密封腔壓力密封腔壓力 轉軸轉速轉軸轉速操作參數(shù)操作參數(shù)監(jiān)控模塊監(jiān)控模塊參數(shù)變化？參數(shù)變化？否否是是參數(shù)微調參數(shù)微調模塊模塊調節(jié)磁流體調節(jié)磁流體入口流量入口流量調節(jié)磁場發(fā)調節(jié)磁場發(fā)生器電壓生器電壓滿足密封要求？滿足密封要求？否否是是密封環(huán)幾何參數(shù)密封環(huán)幾何參數(shù)密封環(huán)端面比壓密封環(huán)端面比壓密封環(huán)材料參數(shù)密封環(huán)材料參數(shù)鐵磁流體粘度關系鐵磁流體粘度關系密封腔內壓力P1=0.25MPa密封腔內壓力P2=0.50MPa密封腔內壓力P3=0.75MPa磁流體粘度（mPas）76.8683.2289.76磁場強度H（A/m）133833391756833電流強度I（A）0.731.852.43表4-1自適應控

17、制研究試驗結果36Page 3614南京工業(yè)大學 Nanjing Tech University磁流體動壓潤滑機械密封自適應特性的試驗研究 根據(jù)以上實驗數(shù)據(jù)可以得出密封腔內壓力變化對磁場發(fā)生器的電流強度的影響規(guī)律。圖 4-3 電流強度隨密封腔內壓力的變化規(guī)律由圖4-3可以得出，在試驗條件一定的情況下，隨著密封腔內的壓力的增大，磁場發(fā)生器內的電流強度不斷增大，從而使磁場強度不斷增大，進而影響磁流體的粘度。與此同時，磁流體的粘度變化會導致潤滑介質泵送量的變化，從而保證磁流體的動壓能隨被密封介質壓力的增大而增大，保證密封效果。 37Page 3715南京工業(yè)大學 Nanjing Tech University結論與展望結論對磁流體的物性參數(shù)進行了準確測量，以及對密封裝置進行了優(yōu)化設計。利用有限元軟件對磁流體密封中的電磁場進行數(shù)值模擬對磁流體動壓潤滑機械密封性能開展了試驗研究對磁流體潤滑機械密封的自適應控制原理進行系統(tǒng)研究，并結合磁流體潤滑機械密封試驗機的磁場發(fā)生器中電流強度和密封介質之間的關系提出了該磁流體潤滑機械密