С. Такетоми, С. Тикадзуми - Магнитные жидкости (1163253), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Регистрация цробоя магиитожидкостного герм~~~ори. Магнитные жнввоетн в магннтном поле н герметизация валов 39 Для проведения экспериментов во время вращения вала предусмотрена связь вала с двигателем через измеритель крутящего момента. С помощью этой установки можно экспериментально определить пробивное давление во врача вращения вала, а также измерить магнитный поток на участке герметизации А.
На этом участке магнитный поток проходит в радиальном направлении. Поэтому при вращении вала его поверхность на участке С13 (рис. 2.13) пересекает магнитные силовые линии, и, согласно закону электромагнитной индукции, иа этом участке возникает разность потенциалов. Если измерить разность потенциалов на участке С0 с помощью внешних электродов, которые касаются поверхности вала, и определить частоту вращения, то можно рассчитать полный магнитный поток, проходяций через участок СР. Отметим, что эта методика позволяет определить лишь суммарный магнитный поток, однако распределение плотности магнитного потока в окрестности зубца в области герметизации остается неизвестным. Методика расчетов распределения плотности магнитного потока в окрестности зубца подробно описывается ниже, в разделе, посвященном конструированию магнитожидкостиых герметизаторов валов.
2.6. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗНАЧЕНИЯ УДЕРЖИВАЕМЫХ ГЕРМЕТИЗАТОРОМ ПЕРЕПАДОВ ДАВЛЕНИЯ В данной разделе речь пойдет о конкретных особенностях магнитожидкостных герметизаторов валов. В верхней части рис. 2.15 показаны примеры распределений напряженности магнитного поля в области зубцов полюсного наконечника (151.
Получено также распределение напряженности магнитного поля вдоль осевого направления вблизи внутренней поверхности полюсных наконечников (рис. 2.3). По горизонтальной оси отложена координата г вдоль внутренней поверхности полюсного наконечника (рис. 2. 10), по вертикальной оси— локальная напряженность магнитного поля. Видно, что распределение напряженности магнитного поля вдоль оси вала содержит острые пики. На рнс. 2.16 приведены результаты определения пробивного давления на описанной выше экспериментальной установке, для рабочего зазора, изображенного в нижней части рис. 2.15.
На рис. 2.16 приводятся данные для количества ступеней, изменяющегося от 1 до 6, причем для каждого случая измерялся перепад давления, соответствующий пробою герметизатора (на рис. 2.15 представлены результаты только для одной и шести ступеней). Однако даже при одних и тех же частоте вращения вала и числе ступеней наблюдается разброс значений критического перепада давления (приводящего к пробою) в зави- 1 пава 2 Па 100, „„Эа ВО Шеста студеней Рис. 2.15.
Распределение напрюксниости магнитного поля иа внутреннен поверхности повинного наконечника [15), Приведены данные лля одно- и шестистуленчатого полюсвых нахонечников. Форма и Расположение зубцов воказаиы в нижней части рисунка. 1 и 2 — распределения поля соответственно в одно- и шестиступенчатом гермегизаторах. 1 2 5 5 5 0 Уисло свваитиагугигев1вл пл51лелеи 1,5% 6-1 Я~ %ф Ми 0 120 Рис. 2дб. Эаввснмость между числом ступеней и критическим перепадом давления П 51.
Диаметр вала 100 мм, зазор 0,2 мм. При одинако. вых условиях проводилось несколько зксперимептов. А — частота врашсика вала в единицах об/мин. Ммнненые ннляаетл в маенненом поле л гермепмаеля валов 41 симости от степени адгезии магнитной жидкости в области герметизации. Кроме того, видно, что при одинаковом числе ступеней увеличение частоты вращения вала вызывает некоторое увеличение критического перепада давления. Этот довольно неожиданный результат можно обьяснить следующим образом. Ввиду люфта в подшипниках изменяется герметизнруемый зазор по периметру горизонтально расположенного массивного вала большого диаметра (100 мм) (на рис.
2.13 зазор а становится больше зазора Ь ). Поскольку во время вращения вала зазор по периметру становится более равномерным, максимальное значение зазора уменьшается по сравнению с неподвижным состоянием. В результате критический перепад давления во время вращения вала увеличнваегся по сравнению с неподвижным валом. Однако в случаях, когда диаметр вала меньше 1О мм, подобные явления не возникают.
Напротив, при вращении с очень высокой частотой нельзя пренебрегать вторым членом в правой части уравнения (2.27), и критический перепад давления снижается с увеличением частоты вращения. Этот вопрос освещается в разд. 2.7. Оценим степень адгезин магнитной жидкости в области герметизации. Взяв за основу экспериментальное значение критического перепада давления (25,5 кПа) лля вращающегося вала с одним герметизирующнм выступом (рис. 2.16), найдем величину адгезии магнитной жидкости в области герметизации.
Сначала определим величину Р(Н) следукяцим образом: Р(Н) = ГМИН, 'о (2.30) 58,6кПа — Р(Н(А)) = 25,5 кПа. (2.31) Отсюда Н(А) = 9,05 10~ А м '. Если использовать кривую распределения напряженности магнитного поля на рис. 2.15, то расстояние вдоль вала, на котором происходит прилипание магнитной жидкости к корпусу (ОР на рис. 2.10), составит 0„29 мм. Измерения критического перепада давления проводились с заправкоЪ перед экспериментами такого количества магнитной жидкости, что она занимала где Н вЂ” напряженность магнитного поля в магнитной жидкости.
На рис. 2.17 показана зависимость Р(Н). По данным рис. 2.15 величина Н „(соответствует Наточке В парис. 2.10) равна 1,49 10е А.м-'. Следовательно, нз рнс. 2.17 получаем Р(Н „) =. 58,6 кПа. Позтому напряженность магнитного поля Н(А ) в точке А иа рис. 2.10 определяется из соотношения Глава 2 42 50 ч, О о 15-а' И,Л-н' рл.глх Н р1н) = ~ м1н'К2н'. о участок больше 10 мм вдоль вала, однако непосрепственно перед пробоем адгезня магнитной ящдкости существовала только на небольшом участке около 0,29 мм. Рассмотрим конструкцию с несколькнмн зубцами 1налример, с шестью).
Форма и расцоложенне зубцов, а также распределение напряженности магнитного поля в зазоре, показанные на рис. 2.15, сравниваются со случаем одного зубца. На рнс. 2.15 видно, что максимальное значение напряженности магнитного поля резко снижается по сравнению со случаем одного зубца. Кроме того, нз граФика на рис.2.15 следует, что крнтический перепад давления для многоступенчатого герметизатора значительно виже шестикратного критического перепада давления для одноступенчатого герметизатора.
Экспериментально было установлено, что прн увеличении числа зубцов выше четырех критнческий перепад давления практически не изменяется. Это происходит по следующим причинам. Поскольку магнитный поток, который проходит по магнитной цепи, образованной магннтожидкостным герметизатором вместе с валом, нндуцируется постоянным магнитом, он является почти постоянным.
Следовательно, при наличии и зубцов на полюсном наконечнике магнитный поток, проходящнй через один зубец, уменьшается примерно в и раз по сравнению с потоком через одиночный зубец. Ка практике вследствие насыщения магнитного материала полюсного наконечника эта завнсвмость имеет более сложный внд, однако в случае, когда зубцов больше четырех, она приближенно верна. Поэтому считается, что прн Увеличении числа зубцов происходит снижение напряженности магнитного поля на каждой ступени, прячем увеличение числа ступеней и понижение на Магнитные жвдкости а магнитном поле и герметизапнл аалоа 43 пряженности на одной ступени в целом взаимно компенсируются, и критический перепад давления не изменяется. Наконец, опишем свойство самовосстановления магнитожидкостного герметизатора после пробоя. Если на герметизатор лопать газ под давлением, превышаюшим предельно допустимое, то произойдет пробой герметизатора.
Если давление газа вновь станет ниже предельно допустимого, то целостность гермегизируюшего слоя восстановится. Поскольку при разгерметизации вместе с потоком газа выдувается часть магнитной жицкости, то ее объем в рабочем зазоре уменьшается, Т. е. уменьшается величина Ог = 1, на рис. 2.10. Поэтому критический перепад давления также снижается. Следовательно, при многократном нарушении герметичности критический перепад давления снижается (рис. 2.14). В конце концов магнитная жидкость не будет заполнять область герметизации и критический перепад давления станет равным нулю. То обстоятельство, что на рис. 2.14 окончательный перепад давления не равен нулю, связано с постепенным уменьшением давления газа в процессе его поступления из резервуара в рабочую зону.
2.7. ЗАВИСИМОСТЬ КРИТИЧЕСКОГО ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЯ ОТ РАЗЛИЧНЫХ ПАРАМЕТРОВ 2.7Л. КОНФИГУРАНИЯ ГЕРМЕТИЗИРУЕМОГО ЗАЗОЕА И КРИТИЧЕСКИЙ ПЕРЕПАД ДАВЛЕНИЯ Критический перепал давления находится по формуле (2.27). При вращении вала с низкой частотой вторым членом в правой части уравнения (2.27) можно пренебречь по сравнению с первым членом. Кроме того, поскольку третий член также существенно меньше первого, в правой части уравнения (2.27) можно учитывать только первый член (случай врашения с высокой частотой рассматривается в следуюшем разделе). При вычислении первого члена необходимо знать значения напряженности магнитного поля Н(А) и Н(В) в точках А и В (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
