【正文】 2022/8/26 144 （十一）硬質(zhì)合金表面灼傷和裂紋 2022/8/26 145 密封面上有環(huán)狀溝紋是由于密封表面汽化的結(jié)果（密 封腔中仍為液態(tài)），那么，表面灼傷，產(chǎn)生熱裂紋則是密 封腔中液體已經(jīng)汽化或抽空，即摩擦副屬于干或半干摩擦， 表面溫度急劇升高，摩擦副過熱，一旦液體重新出現(xiàn)，摩 擦副被急劇冷卻，產(chǎn)生很大的溫度應(yīng)力。 端面高溫使浸樹脂石墨性能下降 。 汽蝕：正在運轉(zhuǎn)中的泵，由于泵內(nèi)各點壓力及溫度的差異，介質(zhì)中溶解的氣體溢出或介質(zhì)組分的局部汽化，同時在另外某些處又不斷溶解和凝聚，導(dǎo)致泵內(nèi)產(chǎn)生高速、高壓、高頻的水力沖擊，這叫汽蝕。 泵的工作情況：工作溫度 、 進(jìn)出口壓力 ， 密封箱中的壓力 、 溫度 ， 采取何種輔助設(shè)施 ， 泵運轉(zhuǎn)中的振動 ， 泵是連續(xù)還是間斷運轉(zhuǎn)等 。 1Cr13實際應(yīng)用都是在調(diào)質(zhì)狀態(tài)組織為回火索氏體情況下使用的 ， 3Cr13可以通過高溫淬火后低溫回火得到回火馬氏體 ，其硬度達(dá) HRC58~64,可作摩擦副 。 2022/8/26 98 屬于純石墨 ， 無任何粘結(jié)材料 。 廣泛用于接觸汽油及其他油類設(shè)備 ， 也耐堿 、非氧化性稀酸 ， 不耐氧化性酸 （ 如硝酸 、 鉻酸 ） 、 芳烴 、酯 、 酮 、 醚 、 鹵代烴等 。不 適用于乙烯、芳烴等介質(zhì)。 噴涂陶瓷 用等離子技術(shù)在密封環(huán)端面或軸套表面噴上一層耐磨耐蝕涂層 ， 一般為 Cr2O3涂層 ， 厚 ~。主要用于批量較大的汽車?yán)鋮s水泵及潛水泵機(jī)械密封上。致密度高達(dá) 97%以上。 （ 5）較好的耐腐蝕性，牌號不同，耐腐蝕性不同。實際應(yīng)用石墨都 必須是浸漬過的，以堵塞氣孔，提高密封性。 2022/8/26 70 四、機(jī)械密封用材料 （一）摩擦副材料要求 摩擦副是機(jī)械密封的主要零件 ， 其性能好壞在很大程度上決定密封性能 ， 因此對材料有一定的要求： （ 1） 耐蝕性：有良好的化學(xué)穩(wěn)定性 ， 能抵抗介質(zhì)的腐蝕 、 磨蝕 、 溶解和溶脹 。 例： AM350 熱失效：真空爐 850176。 缺點： （ ⅰ ） 因過盈接觸不均勻 ， 而產(chǎn)生機(jī)械變形 。 2022/8/26 48 （ 2） 平面度檢測原理 設(shè)入射角 i=0， e為氣膜厚度 （ 即是被檢測面上點到平 晶的距離 ） ， λ為光波波長 ， δ為光的波程差 ， 那么 δ=2e＋ λ/2 當(dāng) δ=kλ時 ， 被檢測面上點變暗； δ=(2k＋ 1)λ/2 ， 被檢測面上點變亮 ； （ 其中 k=0,1,2,3,4,… ， k為整數(shù) ） 由以上公式可以得出下面結(jié)論： （ ⅰ ） 相鄰兩條光帶所對應(yīng)兩點的氣膜厚度差 （ 高度差 ） 為 λ/2， （ 對于鈉光燈 λ=， λ/2≈） 2022/8/26 49 （ ⅱ ） 相鄰兩條光帶寬 b=λ/2Sinθ， （ θ為空氣膜傾斜角 ） （ ⅲ ）當(dāng) e=0時， δ=λ/2（ 半波損失），出現(xiàn)暗條紋； （ 1）合格光帶舉例 2022/8/26 50 （ 2）平面度檢測器（圖 23） 平晶：由派利克斯玻璃 、 熔凝水晶或折射系數(shù)為 玻璃制造 。 （ 3） 選導(dǎo)熱性良好材料作動環(huán) 。 兩套密封之間形成一個密封腔，在密封腔中引入封液：堵封、潤滑、冷卻，選潔凈、潤滑性好的封液介質(zhì)。 2022/8/26 23 密封端面：動環(huán) 、 靜環(huán) ───摩擦副 緩沖補(bǔ)償機(jī)構(gòu)：由彈性元件 （ 圓柱彈簧 、 圓錐彈簧 、 波片彈簧 、 波紋管等 ） 構(gòu)成 。 （ 用 于離心泵 、 離心機(jī) 、 反應(yīng)釜 、 壓縮機(jī)等設(shè)備 ， 軸和設(shè)備腔 體間存在一個圓周間隙 ， 設(shè)備介質(zhì)從中泄漏 ， 因此必須設(shè) 一道阻漏裝置 。 （九）多彈簧和單彈簧機(jī)械密封 2022/8/26 34 （ 1） 平衡型：載荷系數(shù) K＜ （ 用于高壓場合 ） （ 2）非平衡型：載荷系數(shù) K≥ （ 用于普通壓力場合） （十）平衡型和非平衡型機(jī)械密封 介質(zhì)壓力對 補(bǔ)償環(huán) 的有效作用 A面積與端面面積 S之比。 （ 4） 較小的摩擦系數(shù) ， 良好的自潤滑性 ， 材料與介質(zhì)有 很好的浸潤性短時間干摩擦 ， 不損傷端面 。 （ 1） 光波的干涉效應(yīng) 根據(jù)波動學(xué)原理 ， 兩波產(chǎn)生干涉的條件是： （ a） 兩波在相遇點振向一致 ； （ b） 兩波具有相同的頻率 ； （ c） 兩波在相遇點有固定的周相差 。 （八）靜環(huán) (不旋轉(zhuǎn) ) 2022/8/26 55 整體式 （ 用同一種材料制造 ） 、組合式（如鑲嵌）、 表面堆焊、表面噴涂 （九）密封環(huán)的種類 2022/8/26 56 （十）整體式密封環(huán) 各個部位性能均勻一致 ， 最常用的有：石墨 、 SiC、 鈷 基硬質(zhì)合金 、 鎳基硬質(zhì)合金 、 NiCr基硬質(zhì)合金 、 陶瓷等 。 （ 2） 鍵＋臺階傳動 （ 3） 撥叉?zhèn)鲃?（ 一邊開槽一邊伸爪 ） （ 4） 并圈彈簧傳動 （ 彈簧旋向必須和軸旋向一致 ） （十五）傳動機(jī)構(gòu)的作用 2022/8/26 63 （ 5） 銷釘傳動 （ 6） 凸耳傳動 （ 7） 勾圈彈簧傳動 （ 8） 波紋管傳動 （ 9） 螺帽固定 2022/8/26 64 （ 1） 浮裝式 （ 可以在軸向 、 徑向設(shè)計防轉(zhuǎn)銷 ） （ 2） 托裝式 (一般小扭矩可不用銷 ， 要注意端面垂直度 ) （ 3） 夾固式 (浮動性差 ， 注意端面垂直度 ) （ 4）防抽空 (前加卡環(huán) ) （ 十六 ） 靜環(huán)防轉(zhuǎn)方式 2022/8/26 65 螺旋壓縮彈簧 錐形彈簧：軸向尺寸較小 碟形彈簧：軸向尺寸小 波片彈簧：軸向尺寸小 并圈彈簧 、 帶勾彈簧：雙功能 (彈力 、 傳動 ) 波紋管：三功能 (彈力、傳動、密封 ) （ 十七 ） 機(jī)械密封的彈性元件 2022/8/26 66 橡膠波紋管：用于中性介質(zhì)：水 、 油 ， 壓力 、 溫度都不高 的場合； 聚四氟乙烯波紋管：用于腐蝕性介質(zhì) ， 酸 、 堿； 金屬波紋管：用于高溫、高速 (追隨性好 )。 C)、 106(538176。 （ 5） 石墨的抗拉強(qiáng)度較低 ， 抗壓強(qiáng)度較高 ， 屬脆性材料 。 附：布氏硬度 HB、 洛氏硬度 HRA(軟 )、 HRB(中 )、 HRC(硬 )、維氏硬度 HV比較 HRC HRA HRB HB HV 20 99 216 230 （ 20～ 65） 70～ （ 60～ 100） 99～ 137 105～ 237 檢測硬度由大到小 （四）硬質(zhì)合金 WC 2022/8/26 77 （ 2） 抗彎強(qiáng)度高 1400～ 2022N/mm2。 優(yōu)點：收縮率小 ， 耐熱沖擊性好 ， 成本低 ， 適于批量生產(chǎn) 。 （ Al2O3/ Al2O3組對不行 ， 有產(chǎn)生靜電的危險 。 2022/8/26 85 碳化硼 B4C陶瓷 化學(xué)穩(wěn)定性好 ， 硬度 HRA94~96， 僅次于金剛石 ， 耐磨性能極為優(yōu)良 。耐各種濃度 H2SO HNO 有機(jī)酸 、 酸性鹽 ， 不耐強(qiáng)堿 、 鹽酸 、 氫氟酸 、 FeCl3熱溶液 。 來源方便，成本低廉。 特別能耐磷酸酯系液壓油 、 酮 、 醇溶液和酸 、 堿 ， 同時耐高壓水蒸汽 ， 耐侯性 、 耐臭氧性 好 。 其它材料 常用鉻鋼、 1Cr18Ni9Ti、 Cr18Ni12Mo2Ti等，根據(jù)介質(zhì)腐蝕情況選取。 2022/8/26 122 （一）安裝機(jī)封的泵的技術(shù)要求 1． 轉(zhuǎn)子部分 （ 1） 軸徑向跳動 ≤~ 轉(zhuǎn)子徑向跳動：葉輪口環(huán) ≤~ 軸套等部位 ≤~(小直徑對小值 ， 大直徑對大值 ) （ 2）葉輪應(yīng)找靜平衡 ,在 3000r/min工作的葉輪 ,不平衡量應(yīng)小于下表規(guī)定 葉輪外徑mm ≤200 201~300 301~400 401~500 不平衡量 g cm 3 5 8 10 2022/8/26 123 （ 3） 屬于下列情況之一者還需檢查轉(zhuǎn)子的動平衡 單級泵的葉輪直徑超過 300mm 兩級泵的葉輪直徑超過 250mm 允許剩余不平衡量可用下式計算 剩余不平衡量： μmax=635w/n W： 軸頸的質(zhì)量 Kg n： 泵轉(zhuǎn) 速 r/min （ 4） 對于彈性柱銷式及其他用鑄鐵制造的聯(lián)軸器，當(dāng)直徑 超過 φ125而總長度超過 300mm時也需進(jìn)行動平衡校驗，允 許剩余不平衡值仍用上式計算，式中 w應(yīng)為聯(lián)軸器的質(zhì)量。 2022/8/26 129 （四）泵的抽空和汽蝕 抽空：泵啟動前沒灌泵 、 進(jìn)空氣 、 液體不滿或介質(zhì)大量汽化 ， 這種情況下 ， 泵出口壓力近于零或接近泵入口壓力 ， 泵內(nèi)壓力降低 。 窄環(huán)外緣高 ， 內(nèi)緣低 ， 端面間隙呈喇叭形 ， 液膜壓力 減小 ， P比增大 （ 如果潤滑條件好 ， 較快跑和 ， 可用 ， 但潤滑條件差 ， 會加劇磨損 ， 很快失效 ） 。 2022/8/26 142 2022/8/26 143 （ 十 ） 石墨環(huán)出現(xiàn)蝕坑 (大小不等 1~5mm， 形狀不規(guī)則 ) 多發(fā)生在高粘度介質(zhì)（如 100℃ 左右的渣油）泵上，因 表面受擠壓應(yīng)力，同時又處于滑動狀態(tài)。 無論哪中材料在環(huán)表面都會出現(xiàn)環(huán)狀 溝紋。 抽空和汽蝕，引起干摩擦或半干摩擦，使溝紋深一些 2022/8/26 136 （五）石墨端面中間產(chǎn)生環(huán)狀深溝 端面過熱過載（易發(fā)生在溫度較高的柴油泵非平衡機(jī)械密封上），石墨撕裂附在硬環(huán)上磨損石墨，發(fā)生粘著磨損。 從工藝操作上 ,溫度宜取下限 ， 壓力宜取上限 ， 塔底液面不可過低 ， 泵的流量要適中 ， 盡量減小壓力和溫度出樣較大變化 。 2022/8/26 126 （三）機(jī)械密封的安裝 安裝步驟 （ 1） 靜環(huán)裝入壓蓋 ， 并檢查端面與壓蓋定位面平行度 （ 如 圖 81用深度尺測四周 l， maxmin即為平行度 ） 液態(tài)烴 介質(zhì)： ≤ 油類介質(zhì)： ≤ 圖 81 2022/8/26 127 （ 2） 動環(huán)和傳動座的裝配 （ 3） 機(jī)封定位并緊固傳動座 (定位很重要 ,要保證壓縮到工作 高度 ) （ 4） 裝上帶靜環(huán)的壓蓋 。鋼中加鈦的目的是為了抑制在晶界上析出（ Cr， Fe） 23C6碳化物，消除晶間腐蝕傾向。 良好的柔性 、 回彈性 、 氣密性 、 耐輻照性 、 自潤滑性 。 氟橡膠 （ FPM） （ － 20~250℃ ） 它是含氟的高聚合物 ， 目前由三個品種： FPM2301（ 23— 11） ： 具有優(yōu)異的耐強(qiáng)酸性能 。 （ 2） 使用溫度范圍廣 （ － 180~260℃ ） ， 耐水性 、 耐老化性 、 不燃性 、 韌性及加工性都很好 。 從日本進(jìn) 口的機(jī)械密封約有 1/3采用這種組對 。 %），抗沖擊性好，耐腐蝕。 （ 因為在氧化氣氛下 ， 表面生成了一種 SiO2保護(hù)膜 ， 耐腐蝕性最好 。 2022/8/26 78 （ 2） 耐蝕硬質(zhì)合金： WC— Ni： WYN8(8%CrNi)， 強(qiáng)度為 WCCo的 7080%， 硬度 小 ~1HRA。 一種為碳素石 墨 ， 用 M1表示 ， 一種是電化石墨 ， 用 M2表示 （ 材料組分不 一樣 ， M2還需 2400~2800℃ 高溫石墨化處理 ） 。 （ 4）材料來源方便，易加工，成本低廉。 （ 十九 ） 焊接金屬波紋管密封 2022/8/26 68 （ 2） 特點 焊接金屬波紋管密封不用會產(chǎn)生較小滑移的輔助密封圈，使用溫度范圍廣：－ 200~600176。 C） （ YG6： 10－ 6 1/。石墨環(huán)表面磨出細(xì)微的環(huán)狀溝紋。 （ 5） 動環(huán)和軸 （ 軸套 ） 間隙 A11（ 0 （十三）串聯(lián)式機(jī)械密封 （圖 15） 2022/8/26 38 去掉了補(bǔ)償環(huán)密封圈及其摩擦阻力 ， 補(bǔ)償環(huán)密封圈改 至彈簧座處 ， 補(bǔ)償環(huán)追隨性提高 ， 而且避免了補(bǔ)償環(huán)密封 圈因軸串 、 振動所產(chǎn)生的磨損 。 傳動關(guān)系 軸或軸套 ───緊固螺釘 5──彈簧座 4──彈簧 3─補(bǔ)償環(huán) 1 壓蓋 ──防轉(zhuǎn)銷 8─非補(bǔ)償環(huán) 6 2022/8/26 26 通過沖洗、冷卻、過濾、分離等方式進(jìn)行冷卻 和潤滑，從而改善密封的工作環(huán)境，減少密封的泄 漏量，延長使用壽命。 機(jī)械密封廣泛用于石油 、 化工 、 冶金 、 煤炭