磁流體的粘度可隨外磁場強度的變化而變化，因此可用作非接觸式機械密封端面的潤滑介質(zhì)，并且磁流體膜的動壓性能可控制通過改變外部磁場的強度。為了提高磁流體動壓機械密封的密封性能，設計了磁場發(fā)生器。磁場發(fā)生器可以通過改變電流來調(diào)節(jié)磁性流體膜的粘度，從而產(chǎn)生不同的動壓，實現(xiàn)流體膜的動壓效果。控制。采用數(shù)值分析的方法對動環(huán)、靜環(huán)、磁液膜和磁場發(fā)生器組成的導磁結構進行磁場分析，獲得磁力線、磁場強度的分布規(guī)律和導磁結構中的磁感應強度。研究發(fā)現(xiàn)，導磁結構中的磁力線幾乎全部穿過密封環(huán)端面，此處磁場強度達到最高水平；磁力線在垂直于密封端面的方向上具有一定的磁場梯度，磁液膜中的磁場強度與磁場一致。與發(fā)電機的電流強度成正比。

磁流體密封是近年來發(fā)展迅速的一項新技術。具有摩擦功耗低、密封嚴密、零泄漏、壽命長、可靠性高、無污染、可高速運轉等諸多優(yōu)點。機械密封是目前最常用的動態(tài)密封。其中，非接觸式機械密封是利用潤滑膜的動壓作用，使密封環(huán)端面保持非接觸，從而實現(xiàn)介質(zhì)的密封，同時降低摩擦功耗。許多研究人員對磁流體密封結構進行了有限元分析，獲得了不同磁流體密封結構中的磁場分布規(guī)律，并對磁流體密封結構進行了優(yōu)化設計。然而，傳統(tǒng)的磁流體密封中，磁場由永磁體提供，永磁體的電流密度J是固定值。為了增強密封性能，需要增加密封級數(shù)或增加極片尺寸和齒數(shù)。但在多級密封中，級數(shù)的增加帶來了軸向尺寸過大、對密封結構精度要求高等缺點。

基于電流強度I決定磁場強度H的原理，結合非接觸式機械密封和磁流體密封的特點，本文作者提出了磁流體膜粘度的控制方案和設計了一種用于流體動力機械密封的磁場發(fā)生器，實現(xiàn)了通過增大電流強度I，增大密封間隙的磁場強度H，在整個導磁結構中產(chǎn)生強磁場，從而使密封間隙的磁場強度H增大，從而使整個導磁結構產(chǎn)生強磁場。導磁結構飽和磁化，導磁性能達到最強，從而尺寸保持不變。漏磁大大減少，密封性能增強。考慮到精確測量狹窄密封間隙內(nèi)的磁場強度非常困難，利用ANSYS軟件建立了密封圈和磁場發(fā)生器的整體模型。對整個密封結構和密封間隙的磁場分布模式進行了分析，得到了電流強度I和密封間隙。通過比較外磁場與粘度的關系，可以確定磁流體薄膜的粘度，為分析磁流體薄膜的動壓效應和設計非接觸式磁流體密封結構奠定了基礎。

1、磁流體動壓密封原理及磁場發(fā)生器設計

1.1.磁流體動力密封原理

磁流體作為動壓機械密封的潤滑介質(zhì)，對密封圈和動壓槽的結構沒有特殊要求，但密封圈必須采用導磁性能好的材料，以便磁力線能夠通過。穿過密封圈到達密封端面。研究發(fā)現(xiàn)，粘度對潤滑膜的動壓效果有顯著影響。對于螺旋槽機械密封來說，液膜的承載能力與粘度成正比。

在靜態(tài)狀態(tài)下，磁性流體內(nèi)部的納米磁性顆粒會沿著磁場方向形成顆粒鏈。顆粒鏈可以抵抗剪切力，相當于增加了流體的粘度。當外部磁場強度較強時，外部磁場的強度遠大于顆粒間磁偶極子電勢的強度，且外部磁場電勢占主導地位。大部分顆粒沿外磁場方向形成鏈狀結構，外磁場增大。強度可以增加垂直于磁場方向的磁性流體的粘度。為了獲得控制磁流體粘度的效果，將外磁場的方向設置為垂直于密封圈端面，即垂直于磁流體膜的剪切方向，如圖圖1.調(diào)節(jié)外部磁場的強度可以改變磁液膜的粘度。

2. 結論

(1)針對非接觸式磁流體機械密封的外磁場產(chǎn)生要求，設計了磁場發(fā)生器，并對由密封環(huán)、極片、磁環(huán)和磁體組成的磁性結構進行了有限元分析。流體膜。結果表明，導磁結構中的磁力線形成完整的“O”形回路，漏磁極少，表明結構設計和材料選擇合理。

(2)分析整個系統(tǒng)的磁場強度H和磁通密度B的分布規(guī)律，發(fā)現(xiàn)密封間隙處的磁場強度H明顯高于其他位置。磁力線垂直于密封環(huán)的端面，并按一定的梯度分布，因此可以形成一定的梯度。密封壓差的同時滿足磁流體粘度控制要求。

(3)通過調(diào)節(jié)磁場發(fā)生器的電流，可以調(diào)節(jié)磁性流體膜的粘度，從而產(chǎn)生不同的動壓，控制流體膜的動壓效果。