機(jī)械密封結(jié)構(gòu)-文庫吧在線文庫
【正文】 滑作用，就需另設(shè)一套裝置。 27 28 29 30 一、密封特性 第二節(jié) 密封特性與端面液膜承載能力 （ 1）兩平行平板 yuAF????? ??此式也稱為牛頓粘性液摩擦定律 式中， A—— 移動(dòng)板的面積 η—— 比例常數(shù)，即液體的粘度。 34 工況參數(shù) G是液膜粘性力與液膜負(fù)荷的比值，它是表示液膜形成的難易程度的無量綱特性值，它表示為： wbvG ??式中： 181。 dd2d1dbddd2d2d1d1dbdbd1d2dbP SPP CP37 中性粘度液體 r1 r2 r dr p pr 設(shè)沿半徑方向 r處， dr的環(huán)面積上液膜靜壓力為 pr，當(dāng)密封液體壓力為 p ，作用于密封面上的開啟力為 R ，則 R為： dd2d1db ddd2d2d1d1dbdbd1d2dbP SPP CP?? 21 2rr rrdr pR ?38 ?? 21 2rr rrdr pR ?由三角形相似： prr rrp r121???代入上式積分： prrrrR )2)((3 1212 ??? ?再以 pm代表端面上平均液膜靜壓力 ,則 mprrR )( 2122 ?? ?prr rrp m )(3 21212???（ 1） （ 2） 由（ 1）和（ 2）得 pj?? )(321212rrrrj ????其中 稱為液膜靜力反壓系數(shù) r1 r2 r dr p pr 39 液膜動(dòng)壓力 奈維斯托克斯方程： 22yvxp????? ?與軸承潤滑理論中的一維雷諾潤滑方程推導(dǎo)方法相同，可得出 30 )(6hhhvxp ???? ? 動(dòng)壓力向的壓力增量，即液膜為端面間流體沿運(yùn)動(dòng)方xp??μ— 粘度 v— 流體沿運(yùn)動(dòng)方向流動(dòng)的線速度 h— 膜厚，即兩端面間隙 h0— 液膜壓力出現(xiàn)最大值處的膜厚 40 結(jié)論： 1） ?p/?x∝ v，當(dāng) v=0時(shí)， ?p/?x=0，說明動(dòng)壓力由流體運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生； 2） ?p/?x∝ μ，流體粘度越大，產(chǎn)生的動(dòng)壓力也越大； 3）當(dāng) hh0﹥ 0時(shí)， ?p/?x﹥ 0； hh0﹤ 0時(shí)， ?p/?x﹤ 液膜沿 x方向各處液壓都大于入口和出口的液壓（收斂液膜），能產(chǎn)生壓力支承外載； 4）液膜厚度 h 越小， ?p/?x越大，說明液膜越薄，承載能力越高； 5）如果 h=h0， ?p/?x=0，表示兩滑動(dòng)表面平行，平行液膜各處液壓總是等于入口和出口的液壓，因此不能產(chǎn)生高于外面壓力的液壓以支承外載，也不會(huì)產(chǎn)生動(dòng)壓效應(yīng)。 45 內(nèi)流式單端面機(jī)械密封的端面比壓計(jì)算 二、端面比壓 Pc的計(jì)算 dd2d1dbddd2d2d1d1dbdbd1d2dbP SPP CP圖 315內(nèi)流單端面機(jī)械密封結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖及補(bǔ)償環(huán)軸向力平衡 dd2d1dbddd2d2d1d1dbdbd1d2dbP SPP CP端面比壓：指作用于密封端面環(huán)帶的單位面積上凈剩的閉合力。前面已經(jīng)討論過，如果摩擦產(chǎn)生的熱量越多，密封的工作 PV值就越大。 64 二、冷卻、沖洗方法及系統(tǒng)設(shè)計(jì) 如果密封環(huán)材料的導(dǎo)熱性差，介質(zhì)溫度又高，或PV值比較高的情況下，端面間的大量熱量不能及時(shí)導(dǎo)出，必然引起端面溫度急劇上升。沖洗液應(yīng)為低溫、清潔液體，并且少量?jī)?nèi)漏與密封介質(zhì)相混在工藝上必須是允許的，沖洗液壓力應(yīng)比密封介質(zhì)壓力大~。 ③ 使用小彈簧機(jī)械密封時(shí)，須檢查小彈簧的長短和剛性是否相同。 因此 ， 機(jī)械密封必須從結(jié)構(gòu) 、材料以及附加裝置等方面加以考慮 ， 以適應(yīng)各種使用條件的要求 ， 尤其在苛刻條件下工作的機(jī)械密封 ， 在設(shè)計(jì)時(shí)必須對(duì)這些問題提出相應(yīng)的解決措施 。也可以從結(jié)構(gòu)上采取措施，如工作溫度在 250℃ 以上，可采用單彈簧金屬波紋管密封。故在超低溫下常采用靜止式結(jié)構(gòu)。 82 ① 平衡系數(shù) β值的選擇 端面比壓是考核密封性能和耐磨性能的重要指標(biāo)，選用密封所允許的最小端面比壓對(duì)提高使用壽命有利，高壓下一般取較大的 β值，多采用平衡型結(jié)構(gòu)。 高速還會(huì)引起轉(zhuǎn)動(dòng)零件的振動(dòng)，動(dòng)平衡是一個(gè)主要解決的問題，必須從加強(qiáng)冷卻、改善潤滑條件、減少端面比壓和寬度等方面來解決。 90 旋轉(zhuǎn)環(huán)采用填充聚四氟乙烯，靜止環(huán)用氧化鋁陶瓷，彈簧用塑料軟管或涂層保護(hù)，這種結(jié)構(gòu)可用于鹽酸 (30％以上 )、硫酸 (50％以上 )、硝酸(98％以上 )．氫氧化鈉(10~40％ )等大部分腐蝕性介質(zhì)。尤其是環(huán)端面受到磨損和介質(zhì)腐蝕的同時(shí)作用時(shí)要注意這些材料的鈍化耐磨性和鈍態(tài)穩(wěn)定性。 ③ 高壓條件下，密封環(huán)采用強(qiáng)度、剛度高的材料。 ⑤ 防止液膜汽化，可采取急冷和沖洗液（均勻低溫流體）并用的措施。 80 二、低溫條件 ① 用金屬密封圈或金屬波紋管代替輔助密封圈，在超低溫條件下常采用不銹鋼或銅合金來制作的金屬波紋管。 ③ 高溫條件下的橡膠、塑料等輔助密封圈材料易老化，分解變質(zhì)。不允許用不清潔的布擦試密封面。冷卻效果好，但冷卻水硬度高時(shí)產(chǎn)生的無機(jī)物水垢在軸上沉 積，會(huì)影響動(dòng)環(huán)密封圈的浮動(dòng)性，可能會(huì)引起密封失效。 使端面冷卻的方式主要有三種： 65 端面直接冷卻 將密封介質(zhì)從系統(tǒng)中高于密封腔壓力處引出，通過接管引入密封腔，對(duì)于密封介質(zhì)的溫度高或含固體粒子的場(chǎng)合，可在管路上設(shè)置冷卻器或過濾器，使進(jìn)入密封腔內(nèi)的介質(zhì)凈化并降低溫度。如果密封環(huán)向周圍散失的熱量與產(chǎn)生的摩擦熱相平衡，則可得到一個(gè)穩(wěn)定的溫度值。 pApARF djm )( ??? ????4） 補(bǔ)償環(huán)輔助密封與相關(guān)元件表面的摩擦阻力 Ft 其方向與補(bǔ)償環(huán)軸向移動(dòng)方向相反，補(bǔ)償環(huán)向閉合方向移動(dòng)時(shí)， Ft為負(fù)值；反之則為正值。尤其是對(duì)于介質(zhì)粘度低，潤滑性能差者，往往壓力達(dá)~；若是超高壓、高壓，就應(yīng)選雙端面或多端面密封使之逐級(jí)降壓。 對(duì)于一定的結(jié)構(gòu)尺寸和材料組對(duì)的密封， Φ存在著一個(gè)臨界值 Φc，如圖 314， Φ﹥ Φc為密封區(qū)， Φ﹤ Φc為泄漏區(qū)。隨著間隙減小，液壓增大，而斜楔的進(jìn)出口處壓差為零。 23 2） 10 110型機(jī)械密封 104為非平衡型， 110為平衡型，也按內(nèi)流骨裝式設(shè)計(jì)，與前兩種不同之處在于它們是靠帶耳環(huán)的傳動(dòng)套傳動(dòng)。 單端面：指在密封機(jī)構(gòu)中僅有一對(duì)摩擦副。因此根據(jù)經(jīng)驗(yàn)與試驗(yàn)， β不宜超過 。 平衡型和非平衡型 當(dāng)不計(jì)摩擦副間反壓力及密封圈摩擦力時(shí)，作用在端面上的比壓為： KPPPddddPPsbsc ??????)()(21
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