高速土工离心机为一种岩土体土力学试验的重型设备,其密封性会直接影响试验结果的可靠性,因此该设备对密封性的要求较高。若将单轴向磁性液体密封应用在这类重型设备的主轴上,大直径主轴在高速运转时会出现径向摆动现象,还会使磁性液体液膜受到离心力的作用,这两种情况都会导致磁性液体的轴向截面宽度降低,使密封性能下降。因此,为保证大直径主轴高转速情况下密封结构具有良好的性能,以单轴向磁性液体密封结构为基础,进行有效的结构改进,提出径轴双向串联磁性液体密封新结构,并对新结构进行了以下研究:（1）提出了一种径轴双向串联磁性液体密封新结构,并分别理论分析了其在主轴静止和转动工况下的密封性。推导了主轴在静止工况下密封结构的耐压公式来表征其密封能力,通过理论分析主轴在转动情况下径向密封结构的密封能力来研究其影响因素,得出高速产生的离心力会削弱其密封能力。（2）仿真分析了密封结构中静密封材料的力学性能。采用ANSYS Workbench软件分析了静密封处橡胶O形密封圈承受位移和流体压力载荷时所表现的应力分布。仿真结果表示,当压缩率设定为20%时,密封圈可保持良好的性能状态,并且能够承受12Mpa的流体压力载荷。（3）通过磁场仿真对密封结构中的磁性液体动密封进行了密封性能分析。分析结果表明,随着主轴径向摆动位移量的增大,轴向密封结构的耐压值下降,而径向密封结构的耐压值升高,使整个密封系统的耐压能力稳定在一定范围内,进而提高密封系统的稳定性。深入研究了径向密封处斜角对齿结构的密封性能,得出其具有可克服离心力作用的独特磁通特性,斜角对齿密封间隙为0.1mm、0.15mm、0.2mm所对应的斜齿角度分别为77.87°、64.28°、62.81°时,单侧径向密封的耐压值可分别达到0.221Mpa、0.176Mpa、0.146Mpa。（4）研究分析了径向密封处斜角对齿结构的密封性以及流体状态。将磁性液体在强磁场作用下的状态简化为多孔介质模型,利用ANSYS Fluent对斜角对齿结构进行流场分析,研究不同角度的斜角对齿结构所呈现的流体流动特性。分析得出斜齿角度为60°时,结构的泄漏率最低,可达到较好的密封能力。（5）理论研究斜角对齿间隙处磁性液体的温度场,并进行仿真分析和实验研究。推导了斜角对齿间隙处磁性液体在主轴转动情况下温度表达式以及粘性阻力矩、摩擦耗散功率的表达式,并进行温度与转速之间关系的实验研究,验证其相应理论的有效性和可预判性。本论文共有图117幅,表8个,参考文献76篇。