Ciśnienie krytyczne i opory ruchu w uszczelnieniach z cieczą magnetoreologiczną

Abstract

Ph.D. thesis covers the possibility of using magnetorheological fluid seals for rotating shafts. The purpose of the thesis was to determine limit conditions of magnetorheological fluid seals. This issue has been resolved through experimental studies using specially designed test stand and by elaboration a mathematical model. The definition of critical pressure and the friction torque for magnetorheological fluid seals. The theoretical analysis and elaboration mathematical formula of the critical pressure and of the friction torque in the seal. Comparison of critical pressure and motion resistance for seals with the magnetorheological fluid and ferrofluid. Based on performed research the critical pressure $p{kr}$ and friction torque $M{t}$ were determined for different geometrical parameters. The relationship between fluid volume and critical pressure were determined. Also mathematical model of critical pressure and the friction torque in the seal were defined. Results obtained in the laboratory and the adopted mathematical model confirmed the correctness of work thesis. The performed research shows that the critical pressure of the magnetorheological seal is significantly higher compared to ferrofluid seals for the same working conditions. Rozprawa doktorska obejmuje zagadnienie możliwości zastosowania cieczy magnetoreologicznej w uszczelnieniach wałów obrotowych. Celem rozprawy było wyznaczenie granicznych warunków pracy uszczelnienia z cieczą magnetoreologiczną przy ruchu obrotowym w warunkach nadciśnienia. Zagadnienie to rozwiązano na drodze badań doświadczalnych z wykorzystaniem specjalnie skonstruowanego stanowiska badawczego oraz na drodze opracowania modelu matematycznego, skupiono się na: Określeniu ciśnienia krytycznego i momentu oporu ruchu uszczelnień z cieczą magnetoreologiczną. Analizie teoretycznej i opracowaniu zależności na ciśnienie krytyczne i moment tarcia w uszczelnieniu. Porównaniu ciśnień granicznych i oporów ruchu uszczelnienia z cieczą magnetoreologiczną oraz ciśnień granicznych i oporów ruchu uszczelnień z cieczą ferromagnetyczną. W oparciu o przeprowadzone badania określono wartości ciśnienia krytycznego $p_{kr}$ oraz momentu tarcia $M_{t}$ uszczelnienia, dla różnych parametrów geometrycznych. Wyznaczono wpływ objętości cieczy magnetoreologicznej aplikowanej do uszczelnienia na uzyskiwane ciśnienie krytyczne. Wyznaczono, na drodze analitycznej, zależności na obliczenie ciśnienia krytycznego i momentu tarcia w uszczelnieniu. Otrzymane wyniki badań na stanowisku laboratoryjnym oraz przyjęty model matematyczny potwierdziły poprawność sformułowanych tez pracy. Przeprowadzone badania wskazują, że wartość ciśnienia krytycznego uszczelnień z cieczą magnetoreologiczną jest znacząco wyższa niż w przypadku uszczelnień z cieczą ferromagnetyczną dla tych samych warunków pracy.