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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