【導(dǎo)讀】1機(jī)械密封的最佳工作狀態(tài)應(yīng)是（）。2用于高真空度反應(yīng)釜的機(jī)械密封應(yīng)選用（）。3在離心泵中，金屬箔包石棉芯子填料的適用溫度不高于（）。4下列幾種密封中，屬于非接觸式動(dòng)密封的是()。7多級(jí)離心式鼓風(fēng)機(jī)的密封與機(jī)殼的配合為（）配合。1良好的軟填料密封是“軸承效應(yīng)”和“迷宮效應(yīng)”的綜合。2泵填料密封允許有少量的泄露對(duì)穩(wěn)定工作有利。3衡量密封性能好壞的主要指標(biāo)是泄漏率、壽命、轉(zhuǎn)速。4高壓設(shè)備的法蘭連接一般采用非金屬墊片。7機(jī)械密封中，軸向竄動(dòng)量過大時(shí)，可重新進(jìn)行調(diào)整。9裝配可動(dòng)密封填料裝置時(shí)，寧可把填料壓蓋壓得松一些。間少，減輕設(shè)備重量；①法蘭或法蘭密封面型式選擇不當(dāng)。①法蘭和墊片的加工精度未達(dá)到技術(shù)要求；②螺栓或墊片材料誤用，同一法蘭下采用不同材質(zhì)螺栓等；③預(yù)緊螺栓時(shí)操作不當(dāng)，造成墊片壓偏、壓損或法蘭翹曲；⑤管路法蘭存在偏口、錯(cuò)口、張口情況；Ｂ全自緊式，壓力和溫度的波動(dòng)不會(huì)影響密封的可靠性；

　　

【正文】 如下圖，畫出此填料的徑向應(yīng)力分布圖，并寫出詳細(xì)受力分析及推導(dǎo)過程。 五．論述題（每小題 20 分，共 20 分） 機(jī)械密封的設(shè)計(jì)原則及基本要求 一、 二、 6 正確 三： 1．答：強(qiáng)制型密封、自緊式密封和半自緊式密封三類。 2．答：要產(chǎn)生初始密封的基本要求是壓縮墊片，使其與密封面間產(chǎn)生足夠的壓力，通常稱為墊片預(yù)緊應(yīng)力，也有稱初始?jí)|片比壓，以阻止介質(zhì)通過材料本身的滲透，同時(shí)保證墊片對(duì)連接件有較大的順應(yīng)性，即墊片材料受壓縮后發(fā)生的彈性或彈塑性變形能夠填塞密封面的變形和表面粗糙度，以堵塞界面泄漏的通道。 3．答：（ 1）初始擰緊螺校時(shí)的裝配或預(yù)緊載荷（ 2） 或 倍設(shè)計(jì)壓力的液壓試驗(yàn)載荷（ 3）正常操作載荷 (例如壓力和溫度載荷 ) 4．答：在兩個(gè)錐面上一般都放有 lmm 厚的金屬軟墊片。雙錐環(huán)與頂蓋之間有一間隙，托環(huán)將雙錐環(huán)托起。預(yù)緊時(shí)，由主螺栓壓緊頂蓋，使雙錐環(huán)受壓產(chǎn)生徑向彈性收縮并使環(huán)內(nèi)側(cè)面貼緊頂蓋；金屬軟墊片產(chǎn)生塑性變形，建立初始密封。當(dāng)介質(zhì)壓力上升時(shí)，介質(zhì)進(jìn)入雙錐環(huán)與頂蓋的環(huán)形間隙，使雙錐環(huán)產(chǎn)生徑向擴(kuò)張，加上雙錐環(huán)本身的回彈，彌補(bǔ)了因頂蓋、螺栓及筒體端部的上升、伸長和擴(kuò)張、偏轉(zhuǎn)所帶來的密封比壓下降。 5．答： (1)強(qiáng)制密封：如平墊、卡扎里、透鏡墊密封； (2)半自緊 密封：雙錐環(huán)密封、八角墊密封、橢圓墊密封； (3)自緊密封： C 形環(huán)、 O 形環(huán)、三角墊、楔形墊、伍德密封。 6．答：①流體動(dòng)密封②偽靜密封或微動(dòng)密封③封閉式密封或轉(zhuǎn)化為靜密封的動(dòng)密封 7．答： a: 穿過軟填料材料本身的滲漏 b: 通過填料與軸外表面，以及填料與填料函內(nèi)壁表面之間的間隙的泄漏。 8．答：（ a） 壓蓋壓力顯著比流體壓力高 （ b）填料與軸表面的徑向接觸應(yīng)力比流體壓力低。 9．答：主要有密封界面接觸載荷、彈性體的初始磨損、軸的表面粗糙度及密封接觸面的潤滑。 10．答：泄漏率、磨損量、壽命、轉(zhuǎn)矩、追隨 性等。 判斷題（每題 1 分） 一般來說，接觸密封的泄漏量大，所以摩擦磨損較大，適用于密封面線速度較低的場(chǎng)合。 法蘭類型主要根據(jù)用途分為容器法蘭，管道法蘭和密封法蘭三類。 墊片按照構(gòu)造的主體材料分為金屬、半金屬和非金屬墊片三大類。 雙錐環(huán)密封保留了主螺栓，所以屬于半自緊密封。 評(píng)價(jià)機(jī)械密封性能的指標(biāo)有多種，常用的有泄漏率、磨損量、壽命、彎矩、追隨性等。 工 作可靠，功耗少，維護(hù)簡便，壽命長是迷宮密封的特點(diǎn)之一 。 填料密封的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，密封效果比機(jī)械密封好。 浮環(huán)密封可實(shí)現(xiàn)“零泄露”，故可使用易燃易爆有毒介質(zhì)的場(chǎng)合。 選擇填料時(shí)，應(yīng)考慮：機(jī)器的種類、介質(zhì)的物理、化學(xué)的特性、工作溫度和工作壓力，以及運(yùn)動(dòng)速度等，其中尤以介質(zhì)的腐蝕性及使用溫度最為重要。 零逸出是指完全沒有一點(diǎn)溢出的密封。 選擇題（每空 1 分） 下列哪種方式不屬于靜密封？ 直接接觸密封 B．墊片密封 C．膠密封 D．機(jī)械密封 根據(jù)密封作用力的不同，下列哪項(xiàng)不屬于高壓密封的分類？ A．強(qiáng)制密封 B．半強(qiáng)制密封 C．自緊密封 D．半自緊密封 只能用于旋轉(zhuǎn)軸而不能用于往復(fù)軸的密封是？ A．機(jī)械密封 B．漲圈密封 C．浮環(huán)密封 D．迷宮密封 各種材質(zhì)的成形填料密封中，應(yīng)用最廣泛的是（ ），其有“密封之王”之稱。 A．橡膠密封圈 B．塑料密封圈 C．皮革密封圈 D．軟金屬密封圈 法蘭密封面形式中，密封效果最好的是（ ）。 A．平面 B. 全平面 C. 凹凸面 D. 榫槽面 下列哪種密封形式不宜用在大型離心機(jī)組轉(zhuǎn)子部件？ A．填料密封 B. 迷宮密封 C. 機(jī)械密封 D. 浮環(huán)密封 墊片要產(chǎn)生初始密封的基本 要求是墊片具有？ A．足夠的接觸面積 B. 足夠的剛度 C. 足夠的預(yù)應(yīng)力 D. 足夠的彈塑性變形 下列哪種為氣體介質(zhì)的黏性流動(dòng)？ A． Kn﹤ B. Kn﹥ 1 C. ﹤ Kn﹤ 1 D. 與 Kn 無關(guān) 接觸式密封裝置，因接觸處的滑動(dòng)摩擦造成動(dòng)力損失和磨損，故用于（ ）。 A．高速 B. 低速 C. 重載 D. 高溫 對(duì)于錐面填料，為保證在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)潤滑油楔入密封圈的潤滑面，減輕摩擦，提高密封性能，在錐形環(huán)的內(nèi)圓外端加工成（ ）的油楔角。 25176。 B. 15176。 C. 30176。 D. 8176。 簡答題（每題 3 分） 泄漏的定義？ 墊片的定義？ 墊片尺寸選擇的一般原則？ 機(jī)械密封的基本概念？ 選擇泄漏檢測(cè)方法要考慮哪些方面的因素？ 設(shè)計(jì)、選用高壓密封應(yīng)遵循的原則？ 非接觸式動(dòng)密封有哪些？ 在預(yù)裝填料的填料函中，流體可能的泄漏通道主要有？ 機(jī)械密封的失效的定義？ 超高壓容器的密封方法有？ 受力分析（ 20 分） 圖 45是軟填料密封的安裝狀態(tài)，即預(yù)緊壓蓋螺栓，軸是靜止的，沒有密封介質(zhì)壓力存在。試分析：此時(shí)填料的受力，填料與軸和填料與填料函壁的受力 論述題（ 30 分） 請(qǐng)簡述常見氣動(dòng)密封形式及特點(diǎn)。 答案 判斷題（每題 1 分） 錯(cuò)。泄漏率小。 錯(cuò)。不包過密封法蘭。 對(duì)。 錯(cuò)。屬于自緊式的密封結(jié)構(gòu)。 錯(cuò)。沒有彎矩，是轉(zhuǎn)矩。 對(duì)。 錯(cuò)。機(jī)械密封效果 更好。 對(duì)。 對(duì)。 錯(cuò)。零逸出是指只有很少溢出量。 選擇題（每空 1 分） D B D A D A C A B B 簡答題（每題 3 分） 設(shè)備或機(jī)器的工作流體由內(nèi)部向外界泄漏，或者與此相反，空氣等介質(zhì)進(jìn)入負(fù)壓設(shè)備或機(jī)器內(nèi)部的現(xiàn)象。 墊片是一種夾持在兩個(gè)獨(dú)立的連接件之間的材料或材料的組合，其作用是在預(yù)定的使用壽命內(nèi)，保持兩個(gè)連接件間的密封。 ； ； 片的內(nèi)經(jīng)伸進(jìn)管道內(nèi)。 機(jī)械密封是一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械，如離心泵、離心機(jī)、反應(yīng)釜和壓縮機(jī)等的軸封裝置。機(jī)械密封又叫端面密封，按國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)定義為：由至少一對(duì)垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面在流體壓力和補(bǔ)償機(jī)構(gòu)彈力（或磁力）的作用以及輔助密封的配合下保持貼合并相對(duì)滑動(dòng)而構(gòu)成的防止流體泄漏的裝置。 檢漏原理，靈敏度，響應(yīng)時(shí)間，泄漏點(diǎn)的判斷，一致性，穩(wěn)定性，可靠性，經(jīng)濟(jì)性。 (1)在正常操作或壓力、溫度有波動(dòng)的情況下，能保證容器的密封性能； (2)結(jié)構(gòu)簡單，便于安裝檢修，減輕裝拆過程的勞動(dòng)強(qiáng)度，檢修周期短； (3)加工制造方便，不要求過高的表面粗糙度和精度；(4)密封元件少，緊固件簡單輕巧，結(jié)構(gòu)緊湊，占用高壓空間少，減輕設(shè)備重量； (5)密封元件耐腐蝕，能多次重復(fù)使用。 封 a: 穿過軟填料材料本身的滲漏 b: 通過填料與軸外表面，以及填料與填料函內(nèi)壁表面之間的間隙的泄漏。 被密封的介質(zhì)通過密封部件并造成下列情況之一，則認(rèn)為密封失效。①從密封系統(tǒng)中泄漏出大量介質(zhì)；②密封系統(tǒng)的壓力大臨度降低；③封液大量進(jìn)入密封系統(tǒng) (如雙端面機(jī)械密封 )。 (1)“ B”形環(huán)密封； (2) Bridgman 密封； (3)楔形墊密封 受力分析（ 20 分） 答案詳見手抄版作業(yè)。 論述題（ 30 分） a． O 形圈 O 形圈是應(yīng)用廣泛的密封元件，除了應(yīng)用在靜密封、液壓住復(fù)運(yùn)動(dòng)密封等領(lǐng)域外，也廣泛應(yīng)用于氣動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封。中國對(duì)氣動(dòng)用 O 形橡膠圈的尺寸系列和公差、溝槽尺寸和公差、需滿足的技術(shù)條件等均制定了標(biāo)準(zhǔn)，見附錄 1。 與液壓往復(fù)運(yùn)動(dòng) O 形圈密封相比，相同斷面尺寸的 O 形圈，氣動(dòng)密封的溝槽尺寸要窄、要深，其目的是減少對(duì)密封圈的壓縮作用，以降低摩擦阻力。選用時(shí)應(yīng)根據(jù)使用的工況條件 (溫度、壓力、速度、介質(zhì)等 )選用不同的材料并提出膠料的物理力學(xué)性能。值得注意的是 O 形圈對(duì)溝槽尺寸敏感，易發(fā)生扭轉(zhuǎn)、翻滾，其接觸應(yīng)力高，摩擦阻力大，易發(fā)生粘滯作用。 X 形密封圈減少了接觸面，并在兩接觸角間可儲(chǔ)存潤滑劑，有利于減少 摩擦和改善潤滑，如圖 43l 所示。 b．唇形氣動(dòng)密封 用于液壓的唇形密封圈，如 U 形圈、 Y 形圈、 V 形圈、 L 形圈和 J形圈等，也可以用于氣動(dòng)往復(fù)密封，實(shí)際上它們是液氣通用的，只不過氣動(dòng)密封的溝槽深度要大一 些，其目的是減少密封圈的壓縮率以降低摩擦。但由于普通唇形密封的唇部設(shè)計(jì)是按液壓條件進(jìn)行，當(dāng)使用在氣壓上時(shí)，效果并不理想，始動(dòng)摩擦力和動(dòng)摩擦阻力較大，影響汽缸工作的靈敏度。為解決這些問題，出現(xiàn)了氣動(dòng)專用的唇形密封圈，與液壓密封圈相比，唇口較薄，接觸部位隆起 (圖 430)。圖 432 為氣動(dòng)用 L 形密封圈和 U 形密封圈。 圖 433 為一種氣動(dòng)專用 Y 形圈端面形狀，唇邊較薄，呈半圓形，易變形，有孔用和軸用兩種形式?？子?Y 形圈外唇邊較短，用于活塞與氣缸之間的密封；軸用 Y 形內(nèi)唇邊較短，用于密封活塞桿。氣動(dòng)專用 Y 形密封圈在有 充分潤滑和滑動(dòng)表面光滑的情況下工作時(shí)，壽命很長，其使用的潤滑劑一般為鋰基潤滑脂或透平油。 c．方形圈氣動(dòng)密封 方形圈氣動(dòng)密封，是由一個(gè)截面為方形的填充聚四氟乙烯 (PTFE)環(huán)和 O 形橡膠密封圈組合而成， O 形圈提供彈性力，形成初始密封．并可對(duì)聚四氟乙烯圈的磨損起到補(bǔ)償作用。盡管聚四氟乙烯的摩擦系數(shù)很低，但如果采用簡單的方形截面環(huán) (圖 434)，將具有很大的接觸面積，加上較大的接觸力，將會(huì)產(chǎn)生較高的摩擦力。因此實(shí)際應(yīng)用的方形圈應(yīng)具有較窄的接觸面和盡可能低的初始接觸力，圖 435 的兩種具體結(jié)構(gòu)實(shí) 現(xiàn)了這一目的，密封面的淺錐部分有利于形成和保持潤滑膜。 一、判斷題： 第一種泄漏通?？赏ㄟ^不同材料的復(fù)合或機(jī)械組合形成不滲透性結(jié)構(gòu)．或者使用較大的夾緊力使材料更加密實(shí)，減少以至消除泄漏。 （√） 對(duì)有一定壓力、強(qiáng)滲透性氣體，應(yīng)選用凹凸面或榫槽面法蘭，宜可選用平面法蘭。（） 在高溫情況下，盡可能采用回彈性能好的墊片，如帶內(nèi)外環(huán)的柔性石墨纏繞墊。（√） 金屬墊片有金屬平墊、波形墊、環(huán)形墊、齒形墊、透鏡墊、八角墊、雙錐環(huán) 、 C 形環(huán)、中空 O 形環(huán)等。均用金屬材料制成，也會(huì)產(chǎn)生滲透泄漏。（） 在流體靜密封中，以外加載荷產(chǎn)生壓緊應(yīng)力的強(qiáng)制墊片密封使用量最大，主要用于中低壓密封和小直徑的高壓密封，由其外加載荷的連接形式而言，常用的有法蘭連接與螺紋連接兩種，密封機(jī)理相同。（√） 凹凸面法蘭由于內(nèi)側(cè)無約束，對(duì)操作溫度高、封口直徑大的設(shè)備，使用該種密封面時(shí)，墊片仍存在被擠出的可能。（√） 密封系統(tǒng)流體泄漏方式： 一是墊片的毛細(xì)間隙滲漏；二是墊片兩側(cè)介質(zhì)通過密封件的擴(kuò)散；三是法蘭密封面和墊片表面之間間隙的穿漏。對(duì)大部分工業(yè)領(lǐng)域僅考慮滲漏即可。（） 雙錐環(huán)密封、八角墊密封、橢圓墊密封、伍德密封等屬于半自緊密封。（） 金屬 O 形環(huán)密封具有良好的密封性能，