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第1章 磁性液体 1

1.1 引言 1

1.2 磁性液体的制备方法 2

1.2.1 共沉淀法 2

1.2.2 粉碎法 7

1.2.3 阴离子交换树脂法 8

1.2.4 氢还原法 8

1.2.5 火花电蚀法 8

1.2.6 紫外线分解法 9

1.2.7 热分解法 10

1.2.8 真空蒸发法 10

1.2.9 电着法 10

1.3 磁性液体的物理性能 12

1.3.1 磁性液体的黏度 12

1.3.2 磁性液体的密度 17

1.3.3 磁性液体的磁化强度 18

1.4 磁性液体的应用 25

1.4.1 磁性液体的研磨 25

1.4.2 磁性液体润滑 27

1.4.3 磁性液体阻尼器件 27

1.4.4 磁性液体用于选矿分离 28

1.4.5 磁性液体减阻 29

1.4.6 磁性液体在阀门行业中的应用 30

1.4.7 磁性液体在生物医学中的应用 30

1.4.8 磁性液体在传感器中的应用 32

参考文献 35

第2章 磁性液体密封的理论基础 38

2.1 概述 38

2.2 磁性液体的质量守恒方程 38

2.2.1 一般流体的质量守恒方程 38

2.2.2 磁性液体的质量守恒方程 39

2.3 不考虑内部自由度的磁性液体运动方程 40

2.3.1 一般流体的Navier-Stokes方程 40

2.3.2 磁性液体彻体力的能量法 44

2.3.3 磁性液体彻体力的其他常用表达式 53

2.4 磁性液体动力学方程的边界条件 57

2.5 磁性液体的伯努利方程 59

2.5.1 从一般形式的彻体力密度推导液体的伯努利方程 59

2.5.2 从其他形式的彻体力密度推导磁性液体的伯努利方程 61

参考文献 68

第3章 磁性液体密封磁场的计算 69

3.1 磁场计算的理论基础——麦克斯韦方程组 69

3.1.1 麦克斯韦方程组的微分形式 69

3.1.2 麦克斯韦方程组的积分形式 70

3.1.3 麦克斯韦方程组的边界条件 71

3.2 标量位和矢量位微分方程及其边界条件 73

3.3 磁场的有限元法 76

3.3.1 概述 76

3.3.2 二维电磁场的有限元法 76

3.3.3 稀土永磁的处理 86

3.4 磁场计算 88

3.5 磁性液体密封磁场的磁路计算 95

3.5.1 磁路的基本定律 95

3.5.2 永磁磁路的计算 103

3.5.3 磁性液体密封的磁路模型 105

3.5.4 磁性液体密封磁路的磁导计算 106

3.5.5 磁性液体密封中磁路的计算方法 109

参考文献 110

第4章 磁性液体密封的设计 112

4.1 磁性液体密封原理 112

4.1.1 磁性液体密封的优点 112

4.1.2 磁性液体密封破坏的机理 113

4.2 磁性液体密封结构中常用的铁磁材料 114

4.2.1 常用铁磁材料及其特性 114

4.2.2 电工用纯铁 117

4.2.3 碳素结构钢 119

4.3 磁性液体密封系统中静密封圈的选择 122

4.3.1 真空密封用橡胶 122

4.3.2 橡胶密封槽尺寸 126

4.4 磁性液体密封中胶黏剂的选择 127

4.5 磁性液体密封中永磁材料的选择和设计 130

4.5.1 衡量永磁材料性能的主要磁性参数 130

4.5.2 各类永磁材料性能的比较 136

4.5.3 永磁材料的选择和使用注意事项 137

4.5.4 磁性液体密封中永磁材料的设计 138

4.6 磁性液体密封中轴承的设计 150

4.6.1 轴承类型的选择 150

4.6.2 滚动轴承尺寸的选择 151

4.7 极靴极齿的结构设计 155

4.8 密封级数和密封结构的确定 155

4.9 磁性液体轴封的使用法 157

参考文献 159

第5章 磁性液体静密封 161

5.1 磁性液体静密封原理及理论模型 161

5.1.1 静态磁性液体塞 161

5.1.2 实验结果 163

5.1.3 一些设计启示 167

5.1.4 结论 167

5.2 面向工程应用的磁性液体静密封实验研究 167

5.3 磁性液体静密封耐压对各参数的依存性 169

5.3.1 磁性液体注入量对耐压能力的影响 169

5.3.2 磁性液体密封最小间距对耐压能力的影响 170

5.3.3 磁性液体密封齿距对耐压能力的影响 170

5.3.4 磁性液体饱和磁化强度对耐压能力的影响 171

5.3.5 转轴偏心对密封耐压能力的理论分析 172

5.4 磁性液体静密封耐压能力计算的半解析法 174

5.4.1 数学模型的建立 174

5.4.2 极靴表面磁势的确定方法 176

5.4.3 理论计算结果与实验值的比较 177

5.5 磁性液体静密封的应用研究 177

5.5.1 大法兰磁性液体静密封 177

5.5.2 大直径、大间隙磁性液体静密封 182

参考文献 185

第6章 磁性液体旋转密封 187

6.1 磁性液体旋转密封的理论 187

6.2 磁性液体旋转密封耐压的实验研究 190

6.3 密封耐压对各种参数的依存性 192

6.3.1 密封形状及密封耐压 192

6.3.2 密封耐压的转速依存性 194

6.3.3 密封耐压的温度依存性 195

6.3.4 密封耐压的时间依存性 196

6.3.5 磁性液体密封消耗功率的计算 198

6.4 磁性液体真空旋转密封实验研究 201

6.5 磁性液体旋转密封的应用 204

6.5.1 磁性液体旋转密封在单晶炉设备上的应用 204

6.5.2 干式罗茨真空泵磁性液体密封的研究 205

6.5.3 磁性液体旋转密封在坦克周试镜上的应用 208

6.5.4 低温、大直径磁性液体旋转密封在雷达上的应用 209

参考文献 211

第7章 磁性液体往复密封 213

7.1 概述 213

7.2 往复轴磁性液体密封的试验方法 218

7.2.1 实验装置的总体设计 218

7.2.2 实验结果和分析 222

7.2.3 结论 225

7.3 往复运动轴带走磁性液体量的理论分析 226

7.4 往复轴磁性液体密封耐压的理论分析 230

7.5 往复轴磁性液体密封实验台的设计 232

7.5.1 实验装置的总体设计 232

7.5.2 实验装置主要部分设计 233

7.6 磁性液体往复运动密封的实验研究 236

7.7 往复轴磁性液体密封结构的改进 242

7.7.1 往复轴磁性液体密封结构改进之一 242

7.7.2 往复轴磁性液体密封结构改进之二 244

参考文献 244