烧结机磁流体密封装置设计及计算机仿真

论文摘要

随着烧结工业的迅猛发展，烧结设备也日趋完善，但是烧结设备的密封问题一直未能得到有效的解决。因为漏风问题的存在，导致单位面积的有效风量减少，使生产率下降，烧结矿质量和产量降低，烧结返矿多，现场环境恶化，导致成本提高，所以对烧结机密封的研究具有很重要的实际意义。磁流体作为一种新型的功能材料，以其独特的性质在应用领域得到了越来越广泛的推广。本文以磁性液体力学为基础，结合烧结机的漏风特点，提出一种新型的密封装置——磁液密封装置。首先根据磁流体的密封机理及Bernoulli方程推导出符合烧结机实际模型的密封理论——磁流体静密封的耐压差公式。其次根据烧结机的工作原理，结合台车在轨道运行的实际情况设计出新型密封装置的实体模型并给出了相关参数。再次建立简化的有限元模型，并通过运用ANSYS有限元仿真软件，对密封装置内部进行磁场、热场仿真及二维热磁耦合数值仿真。通过分析得到了单场影响下密封间隙内的磁感应强度分布和温度分布，以及不同温度下的磁感应强度分布。研究了不同温度对磁性能的影响，并计算出相应的耐压差能力，得到密封性能较好时的参数取值范围。最后，通过热结构耦合分析，研究了密封槽在温度载荷及各种工况载荷作用下变形量与Von mises应力分布问题，确保装置的正常使用。课题的研究成果为今后成功应用于生产实际提供了参考依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题的意义和背景
• 1.2 磁性液体的发展现状
• 1.3 磁液密封的优点
• 1.4 磁液特性及组成
• 1.4.1 磁液的组成
• 1.4.2 磁液的制备
• 1.4.3 磁液的特性
• 1.5 课题的主要研究内容和方法
• 第2章 烧结机的磁流体密封原理
• 2.1 磁介质的受力分析
• 2.2 磁流体伯努利方程
• 2.3 磁流体静力学分析
• 2.3.1 磁流体的连续介质模型
• 2.3.2 作用于磁流体上的力
• 2.3.3 磁流体静力学平衡方程及内部压强公式
• 2.4 磁流体密封装置的工作原理
• 2.5 烧结机的磁流体密封耐压差公式
• 2.6 本章小结
• 第3章 烧结机磁流体密封件的结构设计
• 3.1 烧结机的工作原理
• 3.2 磁流体密封装置密封部位
• 3.3 磁流体密封装置结构设计
• 3.3.1 磁流体密封结构设计方案一
• 3.3.2 磁流体密封结构设计方案二
• 3.4 磁流体密封装置的参数设计
• 3.5 本章小结
• 第4章 烧结机磁流体密封装置的热磁仿真
• 4.1 理论基础
• 4.1.1 电磁场基本理论
• 4.1.2 传热学基本理论
• 4.2 ANSYS 仿真软件
• 4.3 磁场仿真
• 4.3.1 物理环境的创建
• 4.3.2 建立模型
• 4.3.3 网格划分
• 4.3.4 边界条件
• 4.3.5 结果与分析
• 4.4 温度场仿真
• 4.4.1 创建物理环境
• 4.4.2 边界条件
• 4.4.3 结果与分析
• 4.5 耦合场仿真
• 4.5.1 创建物理环境
• 4.5.2 求解步骤
• 4.5.3 结果与分析
• 4.6 本章小结
• 第5章 烧结机磁流体密封装置热结构分析
• 5.1 建立模型
• 5.2 网格划分与边界条件
• 5.3 结果与分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介