【摘 要】
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磁性液体是一种同时具有磁性和液体流动性的新型磁性材料。得益于其独特的磁学特性,磁性液体密封在航空、航天、船舶、机械等领域得到广泛应用。耐压能力是衡量磁性液体密封装置性能的最重要的指标,受到材料、极齿类型、极齿位置、永磁体数量等数十种因素的影响。当前对多因素下磁性液体旋转密封耐压强度影响规律的研究较少,且没有得到各因素与耐压强度之间的数学关系。因此无法通过求解方程得到相关参数的最优解,只能通过结合设
【基金项目】
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国家重点研发计划:大型掘进机主驱动密封关键技术研究与应用项目；
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磁性液体是一种同时具有磁性和液体流动性的新型磁性材料。得益于其独特的磁学特性,磁性液体密封在航空、航天、船舶、机械等领域得到广泛应用。耐压能力是衡量磁性液体密封装置性能的最重要的指标,受到材料、极齿类型、极齿位置、永磁体数量等数十种因素的影响。当前对多因素下磁性液体旋转密封耐压强度影响规律的研究较少,且没有得到各因素与耐压强度之间的数学关系。因此无法通过求解方程得到相关参数的最优解,只能通过结合设计经验和有限元仿真进行密封装置设计。基于上述研究背景,本文设计磁性液体旋转密封装置,通过分析不同参数下模型的磁场仿真数据,研究极齿齿形,极齿数量,极齿位置,极靴材料和永磁体数量对耐压强度的影响规律。主要内容如下:（1）选取五种影响磁性液体密封耐压强度的因素进行研究。在水洗槽磁流体密封装置的基础上提出密封方案,依据研究因素的特点对转轴、极靴、永磁体和磁性液体进行结构和材料设计。最终选定五种极靴材料,两种极齿位置,四种极齿齿形,并确定极齿和永磁体的数量范围。（2）建立了基于COMSOL和MATLAB的联合仿真模型,在设定参数范围后,MATLAB调用COMSOL对模型进行磁场仿真并保存结果。得到5303个模型的磁力线分布图,磁场强度云图和耐压强度等数据。（3）使用SPSS分析耐压强度数据与各研究变量的相关性。对耐压强度数据进行对数变换,使用逐步加权最小二乘法（WLS）进行修正,得到耐压强度与各影响因素的多元线性回归方程。（4）基于控制变量法,对耐压强度数据进行多条件排序,通过分析频数分布直方图和热图得到其它变量相同时某一变量对耐压强度的影响规律和设计密封装置时应采取的设计准则。图44幅,表26个,参考文献73个。
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