磁流体密封件故障分析及结构改进设计
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磁性液体是用活性剂经特殊处理严密地包裹在
大约 (#Nq 左右磁 性颗粒 表面,并 均 匀 分散 在 基 液 当中混合而成一种固液相同时并存的稳定胶状液
体 - 磁 性 液 体 由 三 部 分 组 成 即 基 液 /强 磁 性 颗 粒 /表 面活性剂-目前用于真空密封的磁性液体一般都采 用酯基类或者合成油类-这是因为这两种磁性液体 饱 和 蒸 气 压 低 ,使 用 寿 命 长 ,并 且 能 够 满 足 真 空 氛 围 的要求-
}~U! #$%Z$&T 式中 %Z’’ 饱和磁化强度,一般为 .##(d
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!"## 密封间隙最大磁感应强度$一般 为 %&’()*
+## 偏心影响系数$一般可根据计算得出 经 对 一 批 磁 流 密 封 件 进 行 实 际 耐 压 测 试$我 们 发 现$如 果 取 单 边 密 封 间 隙 为 "&",( "&"-..$密 封级数为 %"级$密封组件采用多极靴/多磁体形式$ 总的耐压能力为 "&)("&)01234而如果采用单磁 体双极靴轴上开齿$密封间隙 "&%..$那 么 每 级 耐 压能力一般为 "&"%)("&"%,1234
+ 在 尺 寸 空 间 允 许 情 况 下 !尽 量 拉 开 轴 承 间 距 ! 并 选 用 精 度 较 高 的 轴 承 !以 减 小 转 轴 的 偏 斜 度 "
, 当 有 热 胀 冷 缩 的 现 象 时!在 锁 紧 螺 母 和 轴 承 之 间 加 弹 性 垫 !起 到 补 偿 作 用 !并 且 可 适 当 调 紧 一 点 轴承的轴向游隙"
文 章 编 号 !(##"$#%""’"##"+#.$##4%$#%
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H 磁流体密封件失效举例分析
图 )为一密封件工作状态简图4
图 % 磁性液体密封件的基本结构图 567&% 863793. :;9<=>?3@6A@<9BA<B9>@;::>99;:CB6D@>3C6E7
F 磁流密封件使用中发生故障的原因及分析
F&G 在实际使用中$因轴承或者其它需润滑部件上 的 润 滑 油 流 入 了 磁 流 液 上 $在 检 漏 或 者 清 擦 设 备 时 $ 将 溶 剂或者水溅 入 了 磁 流 液 上$会 逐 渐 造 成 密 封 失 效 4这 是 因 为 用 于 真 空 密 封 的 磁 性 液 体 很 容 易 与 水 / 油 /溶 剂 发 生 化 学 反 应 4当 把 水 /油 /或 者 溶 剂 滴 入 用 于 真 空的磁流液 时$黑 颜 色 的 液 体 很 快 变 成 了 棕 红 色 的 混浊 液 体4 尽 管 还 有 磁 性$但 因 载 液 发 生 了 反 应 $磁 流 液 作 为 一 个 整 体 遭 到 破 坏 $造 成 密 封 失 效 是 完全可能的4在修理密封件时就发现靠在大气端的 几 级 磁性液体都 发 生 了 变 化$一 般 只 剩 下 %( )级$ 显然不可能承受 "&%123的压差$必然引起泄漏4 F&F 导磁轴或者导磁 套 外 表 面 与 密 封 组 件 内 表 面 接 触 造成密封失 效$这 种 现 象 在 磁 流 密 封 件 内 未 装 轴承的结构中比较容易出现4这一般都是由于在安 装 磁 流体密封件 时$未 找 正 转 动 轴 与 密 封 组 件 的 同 轴 度$引起 偏 心$产 生 了 接 触$使 得 密 封 间 隙 的 磁 力 线 短 路 $磁 流 液 膜 受 到 破 坏 $从 而 引 起 泄 漏 4 在 修 理 密 封 件 时 $可 以 看 到 $导 磁 轴 或 者 导 磁 套 外 表 面 出 现 了比较严重万的方数周据向 磨 损 痕 迹$极 靴 内 表 面 出 现 局 部 拉 伤 或 磨 损 $就 是 因 为 接 触 磨 损 造 成 的 4
收 稿 日万期方!"#数#"据$#%$"&
作 者 简 介 !裴 宁 ’()*%$+男 ,湖 南 安 乡 县 人 ,工 程 师 -
封 和 水 密 封 作 用 -极 靴 是 磁 路 的 组 成 部 分 之 一 ,并 与 转轴形成小间隙起聚集磁能容纳磁性液体作用-磁 体 为 轴 向 冲 磁 ,给 密 封 组 件 提 供 磁 能 -端 面 z{|型 圈 在 这 里 主 要 起 真 空 静 密 封 作 用 -轴 主 要 起 承 受 载 荷 , 传递动力并与极靴组成磁路保证形成密封小间隙作
第 >期
裴 宁3磁流体密封件故障分析及结构改进设计
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出 的 热 !必 然 引 起 轴 温 升 高 !并 且 造 成 转 轴 各 部 位 温 度不同!显然靠真空室端的轴温要高些"根据 #$% &’ #(’$ 公 式!轴 升 温 时 比 常 温 状 态 下 要 伸 长!方 向 朝 真空端!使 得 紧 贴 真 空 端 轴 承 端 面 的 轴 用 弹 性 挡圈呈现松弛状态"由于角接触式轴承内圈和外圈 在 自由状态有一 定 轴 向 和 径 向 游 隙!并 且 内 外 圈 可 以摆动一定的小角度"因此在力矩作用下引起转轴 偏 离 了 装 配 状 态 位 置 !并 以 真 空 端 轴 承 为 基 点 !倾 斜 于 装 配状态位置 一 定 的 角 度!发 生 了 转 轴 与 极 靴 内 孔 接 触 现 象 !从 而 产 生 磨 损 !引 起 密 封 失 效 " )*) 整改措施
耐 压 能 力 计 算 和 实 际 测 试 结 果 - 重 点 介 绍 了 密 封 件 的 故 障 分 析 及 采 取 的 整 改 措 施 ,以 供 有 关 人 员 参 考 -
关 键 词 !磁 性 液 体 0元 件 0密 封 能 力 0故 障 分 析
中 图 分 类 号 !123.%
文 献 标 识 码 !2
x 磁性液体密封件密封原理/组成及耐压计 算和实测
磁性液体是一种既具有磁性又具有流动性的胶
状 液 体 - 在 没 有 磁 场 作 用 时 ,它 与 普 通 液 体 相 同 ,可 以 自 由 流 动 -如 果 加 上 磁 场 ,磁 性 液 体 的 流 变 就 受 到 了磁场的控制-磁性液体密封技术就是利用磁性液 体对磁场的响应特性而实现的-图 (为密封件基本 结构图,其主要元件是由 (y外壳0"yz{|型圈0%y极 靴0.y磁 体04y端 面 z{|型 圈0*y轴03y水 嘴0&y磁 性 液体0)y轴承等组成-外壳主要 起 包 容密 封 组 件 等 内 部 零 件 ,隔 断 密 封 组 件 与 外 界 的 磁 路 ,并 与 设 备 定 位连接的作用-z{|型圈在这里 主 要 起真 空 静 密
图 ) 密封件工作状态简图
567&) 863793. :;9K;9L@<3<B@;:@>3C6E7
H&G 失效现象状态 磁 流 体 密 封 件 运 行 两 次 $真 空 效 果 好 $在 第 三 次
加 热 处 理 工 件 过 程 中$突 然 出 现 真 空 崩 溃$密 封 失 效 4 从 外 观 看 $靠 大 气 端 和 真 空 端 $均 有 一 些 变 黑 的 润 滑 脂 溢 出 $密 封 组 件 散 发 一 股 油 性 味 道 $极 靴 通 水 槽 及 过 水 管 道 未 见 堵 塞 $极 齿 部 位 几 乎 无 磁 流 液 $并 残存少量的磁粉 和 润 滑 脂$极 靴 内 孔 表 面 有 两 处 凸 出的金属块$金属 块 表 面 有 周 向 分 布 极 齿 拉 出 的 槽 痕 4金 属 块 的 位 置 见 图 示 M经 测 量 检 查 发 现 转 轴 极 齿 部 位 磨 损$靠 大 气 端 磨 损 更 为 严 重$直 径 方 向 磨 小 "&-N..$极 靴 内 孔 有 不 均 匀 呈 周 向 状 沟 痕 4 H&F 失效因素分析
- 保 证 密 封 件 有 足 够 大 的 耐 压 能 力 条 件 下!适 当放大转轴与极靴内孔的间隙"
用-水嘴起通水冷却作用-磁性液体用于填充密封 组 件 与 轴 的 间 隙 ,起 隔 绝 动 密 封 作 用 -轴 承 对 轴 起 支 承 作 用 ,以 保 证 轴 与 密 封 组 件 获 得 设 计 的 密 封 间 隙 分析 了磁流 密封 件 各 元 件 的 作 用,可 以 总 结 出 磁 流 密封 件的 工 作 原 理!磁 性 液 体 注 入 到 由 磁 体/极 靴/ 轴 所 构 成 的 磁 回 路 的 间 隙 中 ,在 磁 场 的 作 用 下 ,磁 液 在间隙中 形 成 数 个 液 体 z{|形 圈,其 数 量 与 设 计 的 凸 牙 个 数 相 等 ,当 磁 液 受 到 压 差 作 用 时 ,磁 性 液 体 在 非均匀 磁场 的作 用 下 微 略 移 动,产 生 对 抗 压 差 的 磁 力 ,达 到 新 的 平 衡 ,从 而 起 到 密 封 作 用 - 假 设 每 一 级 耐 压 能 力 为 }~U,则 磁 流 密 封 件 总 的 耐 压 能 力 为 每 一 级耐压能力 之 和,即 总 耐 压 }~! "~U-磁 流 密 封 每 级 的 最 大 耐 压 能 力 ,可 由
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磁流体密封件故障分析及结构改进设计
裴宁
’株洲市紫晨实业有限公司,湖南 株洲 .("##%+
摘 要!简 要 介 绍 了 磁 性 液 体 组 成/磁 性 液 体 密 封 件 的 基 本 元 件 及 各 元 件 的 作 用,说 明 了 密 封 件 的 密 封 原 理/
O 由于轴承加入了过量的润滑脂$在一定转速 状 态 下 $部 分 润 滑 脂 被 挤 压 入 磁 流 体 密 封 间 隙 内 $润 滑 脂 与 磁 流 液Байду номын сангаас体 发 生 化 学 反 应 $减 少 了 密 封 级 数 4
P 处 于 真 空 加 热 状 态 的 介 质$通 过 热 辐 射$热 对 流 方 式 $把 部 分 热 传 递 给 了 转 动 轴 $轴 承 旋 转 因 摩 擦 发 热 $部 分 热 量 也 传 递 给 了 转 轴 $虽 然 极 靴 有 水 冷 却 $但 由 于 冷 却 效 果 不 太 理 想 $轴 接 受 的 热 大 于 轴 传
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F&H 因使用温度过高 或 者 磁 流 液 本 身 的 质 量 不 过 关 而 引 起 泄 漏4磁 流 液 一 般 要 求 使 用 温 度 范 围 为 I0"J ( -"J$但 是 由 于 设 备 使 用 温 度 以 及 磁 流 体 密封件内轴承转 动 时 本 身 产 生 热 量$使 得 磁 流 体 密 封 件 温 度 状 况 恶 化 $如 果 磁 流 液 蒸 发 而 变 得 干 涸 $磁 化 强 度 明 显 降 低 $便 造 成 泄 漏 4另 一 因 素 就 是 磁 流 体 在 制 作 当 中 $铁 磁 粒 粒 径 偏 大 $而 表 面 活 性 剂 效 果 不 好 $磁 性 流 体 在 密 封 结 构 中 的 非 均 匀 磁 场 作 用 下 $容 易 形 成 团 聚 和 沉 淀 $而 引 起 密 封 失 效 4在 修 理 磁 流 体 密封件中就发现 过 部 分 磁 流 体 变 成 胶 膏 状 态$部 分 干涸成了粉末状4
磁性液体是用活性剂经特殊处理严密地包裹在
大约 (#Nq 左右磁 性颗粒 表面,并 均 匀 分散 在 基 液 当中混合而成一种固液相同时并存的稳定胶状液
体 - 磁 性 液 体 由 三 部 分 组 成 即 基 液 /强 磁 性 颗 粒 /表 面活性剂-目前用于真空密封的磁性液体一般都采 用酯基类或者合成油类-这是因为这两种磁性液体 饱 和 蒸 气 压 低 ,使 用 寿 命 长 ,并 且 能 够 满 足 真 空 氛 围 的要求-
}~U! #$%Z$&T 式中 %Z’’ 饱和磁化强度,一般为 .##(d
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第 Q期
!"## 密封间隙最大磁感应强度$一般 为 %&’()*
+## 偏心影响系数$一般可根据计算得出 经 对 一 批 磁 流 密 封 件 进 行 实 际 耐 压 测 试$我 们 发 现$如 果 取 单 边 密 封 间 隙 为 "&",( "&"-..$密 封级数为 %"级$密封组件采用多极靴/多磁体形式$ 总的耐压能力为 "&)("&)01234而如果采用单磁 体双极靴轴上开齿$密封间隙 "&%..$那 么 每 级 耐 压能力一般为 "&"%)("&"%,1234
+ 在 尺 寸 空 间 允 许 情 况 下 !尽 量 拉 开 轴 承 间 距 ! 并 选 用 精 度 较 高 的 轴 承 !以 减 小 转 轴 的 偏 斜 度 "
, 当 有 热 胀 冷 缩 的 现 象 时!在 锁 紧 螺 母 和 轴 承 之 间 加 弹 性 垫 !起 到 补 偿 作 用 !并 且 可 适 当 调 紧 一 点 轴承的轴向游隙"
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图 )为一密封件工作状态简图4
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F&G 在实际使用中$因轴承或者其它需润滑部件上 的 润 滑 油 流 入 了 磁 流 液 上 $在 检 漏 或 者 清 擦 设 备 时 $ 将 溶 剂或者水溅 入 了 磁 流 液 上$会 逐 渐 造 成 密 封 失 效 4这 是 因 为 用 于 真 空 密 封 的 磁 性 液 体 很 容 易 与 水 / 油 /溶 剂 发 生 化 学 反 应 4当 把 水 /油 /或 者 溶 剂 滴 入 用 于 真 空的磁流液 时$黑 颜 色 的 液 体 很 快 变 成 了 棕 红 色 的 混浊 液 体4 尽 管 还 有 磁 性$但 因 载 液 发 生 了 反 应 $磁 流 液 作 为 一 个 整 体 遭 到 破 坏 $造 成 密 封 失 效 是 完全可能的4在修理密封件时就发现靠在大气端的 几 级 磁性液体都 发 生 了 变 化$一 般 只 剩 下 %( )级$ 显然不可能承受 "&%123的压差$必然引起泄漏4 F&F 导磁轴或者导磁 套 外 表 面 与 密 封 组 件 内 表 面 接 触 造成密封失 效$这 种 现 象 在 磁 流 密 封 件 内 未 装 轴承的结构中比较容易出现4这一般都是由于在安 装 磁 流体密封件 时$未 找 正 转 动 轴 与 密 封 组 件 的 同 轴 度$引起 偏 心$产 生 了 接 触$使 得 密 封 间 隙 的 磁 力 线 短 路 $磁 流 液 膜 受 到 破 坏 $从 而 引 起 泄 漏 4 在 修 理 密 封 件 时 $可 以 看 到 $导 磁 轴 或 者 导 磁 套 外 表 面 出 现 了比较严重万的方数周据向 磨 损 痕 迹$极 靴 内 表 面 出 现 局 部 拉 伤 或 磨 损 $就 是 因 为 接 触 磨 损 造 成 的 4
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裴 宁3磁流体密封件故障分析及结构改进设计
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磁性液体是一种既具有磁性又具有流动性的胶
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- 保 证 密 封 件 有 足 够 大 的 耐 压 能 力 条 件 下!适 当放大转轴与极靴内孔的间隙"
用-水嘴起通水冷却作用-磁性液体用于填充密封 组 件 与 轴 的 间 隙 ,起 隔 绝 动 密 封 作 用 -轴 承 对 轴 起 支 承 作 用 ,以 保 证 轴 与 密 封 组 件 获 得 设 计 的 密 封 间 隙 分析 了磁流 密封 件 各 元 件 的 作 用,可 以 总 结 出 磁 流 密封 件的 工 作 原 理!磁 性 液 体 注 入 到 由 磁 体/极 靴/ 轴 所 构 成 的 磁 回 路 的 间 隙 中 ,在 磁 场 的 作 用 下 ,磁 液 在间隙中 形 成 数 个 液 体 z{|形 圈,其 数 量 与 设 计 的 凸 牙 个 数 相 等 ,当 磁 液 受 到 压 差 作 用 时 ,磁 性 液 体 在 非均匀 磁场 的作 用 下 微 略 移 动,产 生 对 抗 压 差 的 磁 力 ,达 到 新 的 平 衡 ,从 而 起 到 密 封 作 用 - 假 设 每 一 级 耐 压 能 力 为 }~U,则 磁 流 密 封 件 总 的 耐 压 能 力 为 每 一 级耐压能力 之 和,即 总 耐 压 }~! "~U-磁 流 密 封 每 级 的 最 大 耐 压 能 力 ,可 由
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磁流体密封件故障分析及结构改进设计
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O 由于轴承加入了过量的润滑脂$在一定转速 状 态 下 $部 分 润 滑 脂 被 挤 压 入 磁 流 体 密 封 间 隙 内 $润 滑 脂 与 磁 流 液Байду номын сангаас体 发 生 化 学 反 应 $减 少 了 密 封 级 数 4
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