Numerical analysis of magnetic circuits in the ferrofluid seals

У статті представлені результати числових розрахунків магнітних ланцюгів з використанням методу кінцевих елементів. Описано процес моделювання ущільнень з феррорідиною, показаний вплив основних параметрів і геометрії ущільнення на розподіл магнітного поля. Показано можливість визначення розподілу магнітного поля в робочому зазорі ущільнення, що відіграє основну роль при визначенні максимального тиску, який сприймається ущільненням без втрати щільності й має вирішальне значення при виборі габаритів конструкції ущільнення.В статье представлены результаты численных расчетов магнитных цепей с использованием метода конечных элементов. Описывается моделирование уплотнений из феррожикостей, показано влияние основных параметров и геометрии уплотнения на распределение магнитного поля. Показана возможность определения распределения магнитного поля в рабочем зазоре уплотнения, что играет основную роль при определении максимального давления, которое воспринимается уплотнением без потери плотности и имеет решающее значение при выборе габаритов конструкции уплотнения.The article presents the results of numerical calculations of magnetic circuits using the finite element method. The modeling process of the seals with ferrofluid is described. The influence of the main parameters and geometry of the seal on the distribution of magnetic field is shown. The possibility of determining the distribution of the magnetic field in the working gap of seals, which plays a major role in determining the maximum pressure that is perceived by seal without losing density and is crucial in choosing the design dimensions of the seal

Experimental apparatus for examination of magnetic fluid lubricated thurst bearing

W ostatnich latach obserwuje się rozwój konstrukcji ślizgowych łożysk poprzecznych i wzdłużnych z cieczami magnetycznymi. Istotą działania tego typu łożysk jest utrzymywanie płynnego środka smarnego w bardzo wąskiej szczelinie łożyska za pomocą oddziaływania pola magnetycznego; w takich układach ciecz magnetyczna spełnia jednocześnie funkcję smarowania i uszczelniania łożyska. W artykule przedstawiono opis stanowiska badawczego przeznaczonego do badania wzdłużnych łożysk ślizgowych smarowanych cieczami magnetycznymi. Przedstawiono opis budowy stanowiska oraz charakterystykę możliwości pomiarowych.In recent years, there has been development of the structure of thrust bearing with magnetic fluids . The essence of this type of bearing is to maintain a liquid lubricant in a very narrow gap with magnetic fluid by a magnetic field. Such systems can act as the bearing lubrication and sealing. This paper presents description of the experimental apparatus for examination magnetic fluid lubricated thrust bearing. Description of the construction and characteristics of the measuring possibilities ware presented

Stanowisko do badania cieczy magnetycznych pracujących w trybie ściskania i ścinania

The application of magnetic fluids in machine design on an industrial scale has been a fact for over 20 years. In particular, magnetorheological fluids have been used in energy dissipation systems with controlled operating characteristics. The availability of these fluids, connected with the ease of modelling their rheological properties by magnetic fields, contributes to the search for areas of effective use for such substances. Determining the properties and characteristics of magnetic fluid behaviour is one of the key aspects of improving existing and developing new applications for this type of smart material. Some phenomena affecting the behaviour of magnetic fluids have not been fully explained, and a synthetic model to describe their behaviour has not yet been developed, so the research area of this type of substance is still an open chapter for materials science. The paper presents a description of the design of a test stand for examining the behaviour of magnetic fluids working in shear and compression (squeeze) flow modes. Test results are also shown, and attention is given to the problems encountered in developing measurement systems for determining the properties of fluids under magnetic field conditions.Zastosowanie cieczy magnetycznych w konstrukcji maszyn na skalę przemysłową jest faktem od ponad 20 lat. W szczególności ciecze magnetoreologiczne znalazły zastosowanie przede wszystkim w układach dyssypacji energii o sterowanych charakterystykach pracy. Dostępność cieczy oraz łatwość modelowania ich właściwości reologicznych (za pomocą pola magnetycznego) przyczynia się do tego, że ciągle poszukiwane są obszary efektywnego zastosowania tego typu substancji. Określenie właściwości oraz charakterystyk zachowania się cieczy magnetycznych jest jednym z kluczowych aspektów prowadzenia prac nad rozwojem istniejących i opracowywaniem nowych aplikacji tego typu cieczy. Dotychczas nie wyjaśniono w pełni wszystkich zjawisk mających wpływ na zachowanie się cieczy magnetycznych, jak również nie udało się opracować syntetycznego modelu pozwalającego opisać ich zachowania, z tego względu obszar badań tego typu substancji jest nadal otwartym rozdziałem dla nauk o materiałach. W pracy przedstawiono opis konstrukcji stanowiska do badania zachowania się cieczy magnetycznych pracujących w trybie ścinania i ściskania. Przedstawiono przykładowe wyniki badań oraz zwrócono uwagę na problemy występujące przy opracowywaniu układów pomiarowych do wyznaczania właściwości cieczy w warunkach oddziaływania pola magnetycznego

Evaluation of the technical condition of the powerpack for AMV Rosomak on the dynamometer test stand

The paper describes standard methods of diagnosing of the AMV (the Rosomak) drive unit technical condition used in daily operation in military missions in Afghanistan. Main rule of the method of diagnosing of the vehicle technical condition is using an external diagnosing system. This system is connected to the vehicle at the time of checking of operation of the powertrain control system configuration of the drive unit to permit the diagnosis, including examination of the engine and gearbox. Enhanced diagnostic system is connected to the OBD system with using standard PC computer with appropriate software. Stored examples of the results of the operation of such system are included in the paper. Measuring was led on a dynamometer stand to perform research of a propulsion unit in work condition. Measurements of the engine parameters were led in steady state and transient engine operating conditions. Unsteady-state condition studies were carried out using the method of free-range acceleration of the engine. Pointed out the merits of the development of this type of study due to the perceived potential and usefulness of the results obtained. The results of studies carried out by various methods and assess the current condition of the engine and the entire powertrain were compared

Wpływ wybranych parametrów konstrukcyjnych na szczelność i opory ruchu uszczelnień z cieczą magnetyczną

Magnetic fluid seals belong to the class of non-contact seals. They are used as protective seals for vacuum systems, high speed shafts, precision mechanics, and electromechanical devices. The proper functioning of the magnetic fluid seal is related to creating and maintaining the continuity of the fluid ring on the sealing stage. This is achieved by appropriately shaped magnetic field distribution in the region of the sealing stage. Consequently, one of the main issues with the construction of such seals is to determine the distribution of the magnetic field in this region. This paper presents the results of analytical calculations and numerical simulations, based on which the influence of selected geometric parameters on the critical pressure and motion resistance was determined.Uszczelnienia z cieczą magnetyczną należą do klasy uszczelnień bezstykowych znajdują zastosowanie m.in., jako uszczelnienia ochronne w układach pracujących w próżni, w uszczelnieniach wałów szybkoobrotowych, urządzeń mechaniki precyzyjnej oraz przemyśle elektromechanicznym. Zachowanie poprawnego funkcjonowania uszczelnienia z cieczą magnetyczną związane jest z koniecznością wytworzenia i utrzymania ciągłości płynnego pierścienia ferrocieczy. Realizowane jest to za pomocą odpowiednio ukształtowanego rozkładu pola magnetycznego w szczelinie roboczej uszczelnienia. W związku z tym jednym z głównych zagadnień związanych z konstrukcją tego rodzaju uszczelnień jest określenie rozkładu pola magnetycznego w rejonie występu uszczelniającego. W pracy przedstawiono wyniki obliczeń analitycznych oraz symulacji numerycznych, na podstawie których określono wpływ wybranych parametrów konstrukcyjnych na kluczowe wielkości funkcjonalne uszczelnienia, tj. dopuszczalne ciśnienie oraz opory ruchu

Wpływ modyfikacji powierzchni oporowej na parametry pracy wzdłużnego łożyska ślizgowego smarowanego cieczą magnetoreologiczną

Magnetic fluids belong to the class of controllable materials. The influence of magnetic fields on this type of substance results in a change in its internal structure and an almost immediate change in its rheological properties. The ability to control the rheological characteristics in a very wide range, in combination with the ease of generating and controlling the magnetic field, creates the possibility of using this type of substance in systems with controlled operating parameters. The use of magnetic fluids in bearings may allow the design of some types of bearings to be simplified and enable efficient, fast, and precise control of the system operation, with a much shorter response time and higher stiffness than is the case with conventional sliding friction bearings. The paper presents the results of experimental tests carried out on a laboratory stand designed for thrust bearings lubricated with magnetic fluids. The analyses carried out concerned the determination of how the pad surface modification of the slide bearing, lubricated with magnetorheological fluids, influences the system performance parameters.Ciecze magnetyczne należą do klasy materiałów sterowalnych. Oddziaływanie polem magnetycznym na tego typu substancje skutkuje zmianą ich struktury wewnętrznej i w efekcie niemal natychmiastową zmianą właściwości reologicznych. Możliwość zmiany ich charakterystyk reologicznych w bardzo szerokim zakresie, co w połączeniu z łatwością generowania i sterowania polem magnetycznym stwarza możliwości zastosowania tego typu substancji w układach o kontrolowanych parametrach pracy. Zastosowanie cieczy magnetycznych w układach łożyskowych, może pozwolić na uproszczenie konstrukcji niektórych typów łożysk, umożliwić efektywne, szybkie i precyzyjne sterowanie pracą układu przy znacznie krótszym czasie odpowiedzi i wyższej sztywności, niż ma to miejsce w konwencjonalnych rozwiązaniach ślizgowych węzłów tarcia. W pracy przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych przeprowadzonych na stanowisku laboratoryjnym przeznaczonym do badania wzdłużnych łożysk ślizgowych smarowanych cieczami magnetycznymi. Przeprowadzone analizy dotyczyły określenia wpływu modyfikacji powierzchni oporowej wzdłużnego łożyska ślizgowego, smarowanego cieczą magnetoreologiczną, na parametry pracy układu

Investigation of the integrated powertrain on the dynamometer stand

Description of the test stand for investigation of the integrated powertrain (powerpack) for armoured modular vehicle (AMV), disassembled from vehicle, is presented in this paper. The powerpack unit consist of a diesel engine, a gearbox and a cooling unit with a hydraulic fan drive. The stand is equipped with measuring devices for torque measure, fuel consumption, exhaust smoke and exhaust gas components emission analysers. The powerpack has been loaded by a hydraulic dynamometer of power range up to 1250 kW. It is dynabar water dynamometer with high dynamics of load changes. For control the motor and drive, system the original control panels from the vehicle was used. The original start-up unit, mid fuel tank and air filters were used too. Research on the powerpack unit was made in the steady state versus the engine load and speed. The parameters of the engine and exhaust components were measured and compared with the catalogue values. Two modes of engine work were compared – economic and dynamic modes. Those differences between two modes are result of maximum fuel consumption decreasing. The parameters of engine work were comparable in middle and low range of engine load. On the stand investigation in transient states during free engine acceleration were made. It was found that additional load of engine is too high and this problem should be clarified

Diagnosing power pack of AMV Rosomak

W referacie przedstawiono stanowisko dynamometryczne do badania zintegrowanego zespołu napędowego KTO Rosomak. Stanowisko to umożliwia badanie parametrów pracy układu napędowego oraz prowadzenie szerokiej diagnostyki w przypadku wystąpienia awarii. Wyniki pomiarów prowadzonych na silniku remontowanym po wybuchu miny pod pojazdem są przedstawione w końcowej części referatu.The dynamometer test stand for investigating the AMV Rosomak integrated propulsion system is discussed in the paper. The stand enables the measurement of propulsion system parameters and extended diagnostics in case of damage. The investigation results of an engine overhaul after an IED explosion are shown at the end of the paper

Measurement methodology of parameters of small hybrid unmanned platform

W artykule przedstawiono metodykę pomiaru wybranych parametrów układu napędowego małej platformy z napędem hybrydowym. Opisano obiekt pomiarowy i narzędzia użyte do wykonania pomiarów wielkości elektrycznych oraz prędkości kół pojazdu. Pomiary zostały zarejestrowane za pomocą oprogramowania Database Connect firmy Addi-Data.In paper, selected parameters of power transmission from small hybrid vehicle, methodology of acquisition was shows. Paper shows short description of measured object, tools used for measuring electrical quantities and wheels speed. Measurements were recorded by Addi-Data Database Connect software

Wpływ wybranych czynników na siłę osiową oraz moment tarcia we wzdłużnym łożysku ślizgowym smarowanym cieczą magnetoreologiczną

Magnetic fluids belong to the class of materials in which rheological properties can be controlled by magnetic fields. Magnetic fluids are suspensions of ferromagnetic particles in a carrier fluid, and the magnetic field can change their internal structure. This phenomenon is fully reversible, almost instantaneously. Of the two basic types of magnetic fluids, i.e. ferrofluids and magnetorheological fluids in the field of applications in systems with controlled operating parameters, magnetorheological fluids have mainly been applied. They are characterized by the ability to change their rheological characteristics in a wider range compared with ferrofluids. This paper is focused on presenting the results of experimental studies conducted on a laboratory stand designed to study thrust bearings lubricated by magnetic fluids. The influence of selected factors is analysed using the values of axial force and friction torque in the friction zone lubricated by magnetorheological fluids. Factors, such as the type of magnetic fluid, the rotational speed of the bearing, the height of the working gap, and the value of magnetic induction, are taken into account.Ciecze magnetyczne należą do klasy materiałów sterowalnych. Fizykalnie stanowią one zawiesinę cząstek o właściwościach ferromagnetycznych w cieczy nośnej. Oddziaływanie polem magnetycznym na tego typu substancje skutkuje zmianą ich struktury wewnętrznej, a w efekcie makroskopowym w pełni odwracalną, niemal natychmiastową zmianą właściwości reologicznych. Spośród dwóch podstawowych typów cieczy magnetycznych, tj. cieczy ferromagnetycznych i magnetoreologicznych, w obszarze zastosowań w układach o sterowanych parametrach pracy znalazły zastosowanie przede wszystkim ciecze magnetoreologiczne. Charakteryzuje je możliwość zmiany ich charakterystyk reologicznych w bardzo szerokim zakresie, co w połączeniu z łatwością generowania i sterowania polem magnetycznym stwarza znaczne możliwości zastosowania tego typu substancji w układach o kontrolowanych parametrach pracy. W artykule przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych przeprowadzonych na stanowisku laboratoryjnym przeznaczonym do badania wzdłużnych łożysk ślizgowych smarowanych cieczami magnetycznymi. Analizie poddano wpływ wybranych czynników na wartość siły osiowej oraz momentu oporu ślizgowego węzła tarcia smarowanego cieczą magnetoreologiczną. Wzięto po uwagę wpływ takich czynników jak rodzaj cieczy magnetycznej, prędkość obrotowa łożyska, wysokość szczeliny roboczej i wartość indukcji pola magnetycznego