Введение к работе
Актуальность темы
Одним из условий безотказной работы специального технологического оборудования является отсутствие утечек и попадание внешней среды в герметизируемый объём. Слабым звеном в герметизации такого оборудования являются вращающиеся валы. Применение электромеханических магнитожидкостных герметизаторов (МЖГ), по сравнению с традиционными типами уплотнений, создаёт условия для повышения надёжности и эффективности работы технологического оборудования, улучшает экологическую обстановку многих производств.
Основными преимуществами МЖГ перед традиционными типами уплотнений являются практически абсолютная герметичность, малый собственный момент трения, отсутствие износа, высокая долговечность и простота технического обслуживания. МЖГ надёжно эксплуатируются при вибрациях и ударах, обладают высокой радиационной стойкостью.
Решение ряда технических задач невозможно без использования МЖГ. К таким задачам относятся: герметизация вращающихся валов бортового оборудования космических аппаратов; герметизация валов вентиляторов газодинамических контуров лазеров; герметизация камер для вакуумной сварки и плавки металлов; герметизация вала криогенного турбогенератора. Кроме того, замена торцевых уплотнений на МЖГ для химического и биологического оборудования позволяет полностью исключить потери воды и утечки вредных веществ в атмосферу.
Работа выполнялась в соответствии с Постановлениями ГКНТ СССР № 67S от 21.12.83 "О развитии научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по созданию и внедрению в народном хозяйстве конструкций, оборудования, машин и приборов с использованием магнитных жидкостей" и № 485 от 14.11.86 "О создании конструкций, оборудования, машин и приборов различного назначения с использованием магнитных жидкостей", а также в соответствии с межвузовскими программами "Конверсия и высокие технологии 1994-1996 гг.", "Конверсия и высокие технологии 1997-2000 гг." и научно-технической программой Госкомвуза "Экспортные технологии и международное сотрудничество 1994-1996гг."
Целью работы являлась разработка и исследование электромеханических магнитожидкостных герметизаторов для специального технологического оборудования.
Для достижения поставленной цели в диссертации решались следующие задачи:
-
Исследование влияния материалов постоянных магнитов и сталей магнитопровода на массогабаритные характеристики МЖГ и разработка рекомендаций по их выбору.
-
Исследование влияния диффузии частиц дисперсной фазы на критический перепад давлений МЖГ. Уточнение формулы по определению критического перепада давлений МЖГ.
-
Исследование влияния объёма заправки магнитожидкостного уплотнителя на критический перепад давлений.
-
Исследование влияния формы зубцов на фрикционные характеристики и критический перепад давлений МЖГ.
Методы исследований
Теоретические исследования проводились на основе теории магнитных цепей и метода конечных элементов.
Экспериментальные исследования проводились на испытательных стендах, представляющих собой макеты МЖГ, а также на натурных образцах. Все испытательные стенды и большинство натурных образцов защищены авторскими свидетельствами.
Научная_новизш_рабс-1Ы заключается в следующем:
-
На основе расчётов методом конечных элементов исследовано влияние материалов постоянных магнитов и сталей магнитопровода на массогабаритные характеристики МЖГ.
-
Исследовано влияние диффузии частиц дисперсной фазы в магни-тожидкостном уплотнителе. На основе решения уравнения магнитной диффузии разработан математический аппарат учёта диффузии частиц дисперсной фазы на критический перепад давлений МЖГ.
-
Исследовано влияние объёма заправки магнитожидкостного уплотнителя на критический перепад давлений;
-
Исследовано влияние формы зубцов на фрикционные характеристики и критический пчрепад давлений МЖГ. Установлена зависимость
момента трения герметизатора от величины удельной магнитной энергии, действующей на магнитную жидкость (МЖ).
Практическая ценность работы заключается в следующем:
-
Предложена формула для определения критического перепада давлений МЖГ с учётом магнитодиффузии в магнитожидкостном уплотнителе.
-
Получены значения намагниченности МЖ в области высокой концентрации для трёх марок МЖ.
-
Разработаны рекомендации по выбору формы зубцов с учётом влияния на фрикционные характеристики и критический перепад давлений.
-
Разработаны рекомендации по выбору рациональных размеров зубцов с учётом величины максимальной магнитной индукции и марки заправляемой МЖ.
-
Даны рекомендации по выбору материалов постоянных магнитов и сталей магнитопровода МЖГ с учётом массогабаритных показателей.
-
Разработаны новые конструкции МЖГ и произведена их установка на специальное технологическое оборудование.
Внепренив результатов работы
Полученные в работе результаты внедрены при разработке МЖГ для герметизации вводов газодинамических контуров лазеров на предприятиях НПО "Астрофизика" (г. Москва) и ОКБ "Радуга" (г. Радужный Владимирской обл.), при разработке МЖГ для изделия 11Ф660, ЦКБ завода "Прогресс" (г. Самара), для герметизации камеры вакуумной сварки на Красноярском машиностроительном заводе и камеры вакуумной плавки на Волжском машиностроительном заводе (г. Рыбинск Ярославской обл.), для криогенного турбогенера на НПО Телиймаш" (г. Москва), для герметизации валов изделий КТИ — 16 и ОНА на НПО им. С.А. Лавочкина (г. Химки Московской обл.), для герметизации подвода воды в шаровую мельницу на Ярославском АО "Лакокраска" и герметизации вала установки алкилирования на Ярославском АО "Нефтеоргсинтез", для герметизации вала биореактора на заводе Юрьевецветбиопрепарат (г. Юрьевец Владимирской области), а также ряде текстильных предприятий г. Иванова и Ивановской области.
Публикации
По материалам диссертации опубликовано 25 печатных работ, в том числе 13 авторских свидетельств.
Структура и объём работы
Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка используемой литературы и приложения. Общий объём — 194 страницы, включая 21 страницу иллюстраций и 14 страниц приложений, библиография 162 наименования.
Похожие диссертации на Разработка и исследование электромеханических магнитожидкостных герметизаторов специального технологического оборудования
