屈服应力对磁性液体密封启动扭矩的影响

何新智, 王志斌, 李德才

(1.北京交通大学 机械与电子控制工程学院, 北京 100044; 2.清华大学 摩擦学国家重点实验室, 北京 100084)

0 引言

磁性液体是一种液体磁性材料，在磁场的作用下能够定位。磁性液体密封是利用这一性质磁性液体最成熟的应用。相较于其他传统密封结构，磁性液体密封具有零泄漏、结构简单、寿命长、可靠性高、传输效率高、摩擦磨损低和自修复性良好等特征[1-3]。磁性液体密封的耐压能力一般为0.2～0.7 MPa[1]，在低压气体密封特别是真空密封领域，其具有不可替代的作用。

磁性液体旋转密封的阻力来源主要有两个，一个是磁性液体内部的黏性剪切力，另一个是磁性液体与转轴和极靴之间的摩擦力[4]。不过填充在极靴与转轴之间的磁性液体由于其流体的特性，有效避免了其他密封结构中密封件和旋转轴直接接触而发生摩擦和磨损的缺点。同时有的磁性液体基载液(例如机油和煤油)原本就具有润滑性能，可以使转轴与极靴的摩擦进一步降低，不仅如此，一些学者发现将纳米磁性颗粒作为润滑油添加剂，能显著提高润滑油的润滑性能，极大地提高转轴的扭矩传递效率[5-6]。

磁性液体密封具有众多形式和实现方法，不管是低温大直径磁性液体静密封还是磁性液体旋转密封，在实验和实际应用中都可以观察到：随着静置时间的延长，密封件的耐压会出现增大的现象[7]，如果是旋转密封，密封件的启动扭矩将增大，而且随着密封环境温度的降低，启动扭矩增大的幅度更明显。……