与传统的密封方式相比,磁性液体密封具有零泄漏、无污染、长寿命、低黏性摩擦、可灵活应用于特殊工况等优点。磁性液体密封是以磁性液体为介质的非接触式密封,其密封性能不取决于压紧力,而是取决于磁性液体对外加磁场的响应,从而减少了零件磨损,适用于对转动力矩有限制的密封工况中。如周视镜密封、机载光电吊舱密封等,通过使用磁性液体旋转密封满足转动力矩性能要求。然而在一些特殊工况要求下,磁性液体旋转密封存在转动力矩随温度降低明显增大的问题。本文以降低低温下转动力矩为目标,分析了转动力矩的机理及影响转动力矩的关键因素,进行了如下工作:(1)根据磁性液体基础理论推导并修正了转动力矩公式。(2)仿真研究了常见齿形下的磁场分布、磁性液体分布、磁性液体黏度、磁性液体形态。对比分析了不同齿形下耐压能力和液膜分布的关系、耐压与转动力矩的关系,提出了一种新的参数“平衡参数”,以这一参数为参考进行了齿形选择。(3)按照密封件的性能要求设计了磁性液体旋转密封结构。与传统磁性液体密封结构不同的是,作者设计了低转动力矩密封结构,选择了转动力矩更稳定的薄壁轴承,对齿形尺寸进行了耐压、转动力矩仿真研究,设计了极靴齿形为齿宽0.2mm的矩形齿。(4)使用Ansys对密封结构的简化二维模型进行了有限元仿真,确保了该结构的合理性,模拟了最大、最小工作温度时磁性液体黏度分布情况,并计算出了其理论最大耐压值为0.154MPa,轴系平稳运转后-55℃时转动力矩最大,转动力矩为1.3N·m。(5)对室温25℃、高温40℃下的密封结构分别进行了耐压、转动力矩实验,研究了磁性液体注液量、温度对耐压、转动力矩的影响。室温25℃下,磁性液体注液量大于等于4ml时满足工况要求,饱和注液量10ml时最大耐压值为0.15MPa;高温40℃下磁性液体注液量大于等于8ml时满足工况要求,饱和注液量10ml时最大耐压值为0.14MPa。理论、仿真结果与实验数据有良好的一致性。图77幅,表14个,参考文献52篇。