船舶艉轴的密封是一类特殊密封,既要防止润滑油漏出船体外面,又要防止海水或江水进入艉轴系统,密封设计不当将造成泄漏、污染环境,还会影响机器的运行安全。磁流体密封由于具有寿命长、零泄漏、磨损少、结构简单、适合高速旋转等特点,已成为解决船舶艉轴密封问题较有效的一项新技术。 论文通过对磁流体制备工艺和方法的分析研究,合理选择了磁性粒子、基液及表面活性剂。采用化学方法制备了以Fe_3O_4为磁性粒子,以水、油和酯为基液的三种不同类型的磁流体。分别对水基、油基和酯基Fe_3O_4磁流体的疏水性能、疏油性能进行了研究,讨论了Fe_3O_4磁流体的磁化特性、粘度特性和悬浮稳定性的影响因素,并通过分析比较,确定本文采用油基Fe_3O_4磁流体作为实验研究对象。 根据船舶艉轴磁流体密封实验的研究目标,提出了磁流体密封实验装置的总体方案,设计了磁流体密封实验装置,进行了各部件的材料选择及主要参数的设计计算。该装置在同样磁流体特性与同样永磁体积的前提下,可以提高磁流体的密封压差。 从磁路角度分析了艉轴密封装置的磁场特点,建立了磁流体密封模型,根据磁性微粒间的引力,结合磁性微粒在磁场下存在的浓度分布模型,推导了相应的磁流体密封耐压公式。 利用本文设计的实验装置,对Fe_3O_4磁流体的耐压性能进行了研究,分析了影响艉轴磁流体密封装置承压能力的主要因素,结果表明:随着密封间隙的增大承压能力变小,随着磁流体的饱和磁化强度的增加承压能力增大,同时随着转轴转速的增加承压能力变小。 本文的研究结果为磁流体密封技术在船舶艉轴上的应用提供了理论基础和可靠的实验数据,同时为后续的研究工作打下了基础。
