【正文】 Pa；使用溫度 ?200?1000℃ ；機器轉(zhuǎn)速可達 50000r/min；密封流體壓力 p與密封端面平均線速度 v的乘積pv值可達 1000MPa （ 8）結(jié)構(gòu)復雜、拆裝不便。特別是在裝配方面較困難，拆裝時要從軸端抽出密封環(huán)，必須把機器部分（聯(lián)軸器）或全部拆卸，要求工人有一定的技術(shù)水平。 二、機械密封的分類 化學工業(yè)出版社 2022/2/2 二、機械密封的分類 化學工業(yè)出版社 2022/2/2 二、機械密封的分類 參數(shù)和軸徑分類 重型機械密封 中型機械密封 輕型機械密封 化學工業(yè)出版社 2022/2/2 （ 1）重型機械密封 ：通常指滿足下列參數(shù)和軸徑之一的機械密封。 （ 2）輕型機械密封 ：通常指滿足下列參數(shù)和軸徑的機械密封。 （ 3）中型機械密封 ：通常指不滿足重型和輕型的其它機械密封。 ?而平衡式機械密封能部分或全部平衡流體壓力對端面的作用，其密封端面上的作用力隨密封流體壓力變化較小，能降低端面上的摩擦和磨損，減小摩擦熱，承載能力大，因此它適用于壓力較高的場合，對于一般液體可用于 ?，甚至可達 10MPa；對于潤滑性較差、黏度低、密度小于 600kg/m3的液體（如液化氣），可用于液體壓力較高的場合。 ?外裝（或外置）式機械密封的大部分零件不與密封流體接觸，暴露在設(shè)備外，便于觀察及維修安裝。外裝（或外置）式機械密封僅用于強腐蝕、高黏度和易結(jié)晶介質(zhì)以及介質(zhì)壓力較低的場合。 ?多彈簧式機械密封的彈簧壓力分布則相對較均勻，受離心力影響較小，彈簧力可通過改變彈簧個數(shù)來調(diào)節(jié)，不同軸徑可用數(shù)量不同的小彈簧，使彈簧規(guī)格減少，軸向尺寸小，徑向尺寸大，安裝繁瑣，適用于大軸徑高速密封。 化學工業(yè)出版社 2022/2/2 按補償環(huán)是否 隨軸旋轉(zhuǎn)分類 （ 6） 旋轉(zhuǎn)式 機械密封 靜止式 機械密封 旋轉(zhuǎn)式 靜止式 化學工業(yè)出版社 2022/2/2 ?旋轉(zhuǎn)式機械密封的彈性元件裝置簡單，徑向尺寸小，常用于一般機械密封，但不宜用于高速。 ?由于靜止式機械密封的彈性元件不受離心力影響，常用于高速機械密封。 化學工業(yè)出版社 2022/2/2 按密封流體 泄漏方向分類 （ 7） 內(nèi)流式 機械密封 外流式 機械密封 化學工業(yè)出版社 2022/2/2 ?由于內(nèi)流式密封中離心力阻止泄漏流體，其泄漏量要比外流式小些。 ?當轉(zhuǎn)速極高時，為加強端面潤滑采用外流式機械密封較合適，但介質(zhì)壓力不宜過高，最高壓力為 1?2MPa。 流體動壓式機械密封 ，是指密封端面設(shè)計成特殊的幾何形狀，利用端面相對旋轉(zhuǎn)，自行產(chǎn)生流體動壓效應的密封，如螺旋槽端面機械密封 。 ?波紋管型機械密封在軸上沒有相對滑動，對軸無磨損，追隨性好，適用范圍廣。 化學工業(yè)出版社 2022/2/2 ?金屬波紋管耐蝕性好，可在高、低溫下使用。 ?橡膠波紋管型機械密封結(jié)構(gòu)簡單緊湊，安裝方便且價格便宜，適用于工作壓力不大于 、溫度不大于 100℃ 的低參數(shù)條件。 化學工業(yè)出版社 2022/2/2 ? 普通機械密封 密封端面間的 液膜極薄 ，基本上是與表面粗糙度處于同一數(shù)量級，因此表面形貌中的高頻粗糙度、低頻波度和整體形狀誤差都對機械密封的性能有很大影響。對于機械密封其端面形狀誤差用平面度表示。 化學工業(yè)出版社 2022/2/2 ? 表面波度 是指密封表面形成較長而有規(guī)律的波浪形紋理，如加工時機床 工具 工件系統(tǒng)的低頻振動所引起的密封件表面幾何形狀誤差，具有一定的波高、波距和波數(shù)。 ? 表面粗糙度 是指加工時在表面波紋上形成較小的幾何輪廓。 化學工業(yè)出版社 2022/2/2 2. 機械密封端面摩擦機理 ? 當閉合力較大時，微凸體尖峰處的表面膜將破裂而導致固體的直接接觸，如圖中的 A部分。 ? 當 h0較小時，各微觀空腔 C之間基本上是不連續(xù)的，因而不充滿液體或雖充滿了液體但壓力很小，密封閉合力主要由邊界膜和固體直接接觸來承受，此時對應于 邊界摩擦狀態(tài) ； 化學工業(yè)出版社 2022/2/2 2. 機械密封端面摩擦機理 ? 隨著 h0的增加，微觀空腔 C將部分的連接起來，產(chǎn)生較大的流體靜壓力和流體動壓力，密封閉合力由流體壓力、邊界膜和固體接觸三部分承受，此時對應于 混合摩擦狀態(tài) ； ? 當 h0增大到一定值時，微觀空腔 C已連成一片，密封縫隙中的流體靜壓力和流體動壓力足以承受密封閉合力，表面微凸體不再接觸，此時對應于 流體摩擦狀態(tài) 。 ? 因為在法向載荷一定時有：流體摩擦力 ?邊界摩擦力 ?固體摩擦力，所以在密封端面閉合力 Fc一定時 摩擦系數(shù) 有：f流 ? f混 ? f邊 ， 磨損量 有： ?流 ??混 ??邊 。機械密封可能處于流體摩擦、混合摩擦、邊界摩擦或干摩擦狀態(tài)下工作。在兩密封端面間不存在潤滑膜，摩擦主要取決于滑動面的固體相互作用。此時固體與固體的接觸磨損很大，并主要取決于載荷和配合材料。 兩密封端面摩擦時，其表面吸附著一種流體分子的邊界膜。這種狀態(tài)下的摩擦稱為邊界摩擦。一般來說，邊界膜的分子有 3?4層，其厚度為 200197。=10?10m）左右，并且部分是不連續(xù)的，局部地方發(fā)生固體接觸，載荷幾乎都由表面的高峰承擔。 化學工業(yè)出版社 2022/2/2 邁爾 基于邊界摩擦學說，建立了 流體交換流動理論 :液體主要通過單個的沒有相互連通的細溝或者空隙滲入到密封面上。密封端面間的各微觀空隙彼此之間很少連通，當兩個環(huán)中之一旋轉(zhuǎn)時，可以像人通過旋轉(zhuǎn)門或物體經(jīng)由計量機器那樣，液體從一個空隙轉(zhuǎn)移到另一個空隙中去，一直到液體質(zhì)點達到縫隙的終端，從而導致泄漏 。 在理想的條件下，兩密封端面由一層足夠厚的潤滑膜所隔開，滑動面之間不直接接觸。這種潤滑狀態(tài)為流體潤滑，這種狀態(tài)下的摩擦稱為 流體摩擦 。此時，潤滑劑流體表現(xiàn)出它的體積特性，摩擦發(fā)生在潤滑劑的內(nèi)部，是屬于潤滑劑的內(nèi)摩擦。 這是介于上述三種摩擦狀態(tài)之間的一種摩擦狀態(tài)，在密封端面間，能夠形成局部中斷的流體動壓或流體靜壓的潤滑膜，即接觸表面間幾種摩擦同時出現(xiàn)。 （ 1）密封端面處于 干摩擦狀態(tài) 時，兩端面間的固體直接接觸，磨損很大。 （ 2）密封端面處于 流體摩擦狀態(tài) 時，摩擦僅由黏性流體的剪切產(chǎn)生，故其大小通常要比固體摩擦小得多，而且也不存在固體的磨損，摩擦發(fā)生在潤滑劑的內(nèi)部，是屬于潤滑劑的內(nèi)摩擦。普通的機械密封在流體摩擦狀態(tài)下工作時泄漏量較大，將失去密封的意義，因此一般不采用。摩擦性能主要取決于邊界膜的潤滑性能和摩擦副的材料。 （ 4）密封端面處于 混合摩擦狀態(tài) 時，在密封端面間能夠形成局部中斷的流體動壓或流體靜壓的潤滑膜?；旌夏Σ翣顟B(tài)下存在輕微的磨損，摩擦系數(shù)較小，泄漏量不大。 4. 端面摩擦狀態(tài)對機械密封性能的影響 化學工業(yè)出版社 2022/2/2 （一）端面比壓 作用在密封環(huán)帶上單位面積上凈剩的閉合力稱為 端面比壓 ，以 pc表示，單位為 MPa。 比壓過大 ，會加劇密封端面的磨損，破壞流體膜，降低壽命； 比壓過小 會使泄漏量增加，降低密封性能。c Fm Ff（忽略） 以內(nèi)流式單端面機械密封為例。 （ 1）對于外流式單端面機械密封： 上式仍可用，只是式中的 ?值應按下式計算 2122212beddddAA?????? ? pppppAFp ?? ???????? smescc化學工業(yè)出版社 2022/2/2 （ 2）雙端面機械密封 軸向雙端面密封，靠 大氣側(cè) 的密封端面受力情況與內(nèi)流式一樣 對于 介質(zhì)端 ，可以看作壓力為 pf的封液向壓力為 p1環(huán)境泄漏的內(nèi)流單端面密封 ? ? fsc ppp ?? ???? ? ? ?? ?1fssc pppppp ??????? ????化學工業(yè)出版社 2022/2/2 （ 3）對于波紋管式機械密封 端面比壓的計算和彈簧式機械密封完全相同，只是在計算平衡系數(shù) ?時，采用波紋管的有效直徑 de代替彈簧式機械密封的平衡直徑 db。一般情況后者比前小得多，而且難以準確計算，通?？梢院雎裕珜τ诟咚贆C械密封，則必須考慮攪拌功率及其可能造成的危害。 pv值常被用作選擇、使用和設(shè)計機械密封的重要參數(shù)。 1. 工況 pv值 工況 pv值是密封腔工作壓力 p與密封端面平均線速 v的乘積，說明機械密封的使用條件、工況和工作難度。產(chǎn)品樣本或選用手冊中所給出的 pv值一般即為最大允許工況 pv值，該值也是密封技術(shù)水平的體現(xiàn)。端面的發(fā)熱量和摩擦功率直接與 pcv成正比，該值過大時會引起端面液膜的強烈汽化或者使邊界膜失向（破壞了極性分子的定向排列）而造成吸附膜脫落，結(jié)果導致端面摩擦副直接接觸產(chǎn)生急劇磨損。 [pcv]值 許用 [pcv] 值是極限（ pcv）除以安全系數(shù)獲得的數(shù)值。不同材料組合具有不同的許用 [pcv]值。泄漏率的大小取決于許多因素，其中主要的是密封運行時的摩擦狀態(tài)。因此必然存在一定程的泄漏，其最小泄漏率等于密封面潤滑所必須的流量，這種泄漏是為了在密封面間建立合理的潤滑狀態(tài)所付出的代價。 ? 機械密封允許的泄漏率，目前尚無統(tǒng)一標準，實際使用主要取決于密封介質(zhì)的特性以及密封運行的環(huán)境。 化學工業(yè)出版社 2022/2/2 四、機械密封的主要性能參數(shù) （五）磨損量 磨損量是指機械密封運轉(zhuǎn)一定時間后，密封端面在軸向長度上的磨損值。JB/T — 1999《 機械密封技術(shù)條件 》 規(guī)定：以清水為介質(zhì)進行試驗，運轉(zhuǎn) 100h軟質(zhì)材料的密封環(huán)磨損量不大于 。 ? 機械密封很少是由于長時間磨損而失效的，其它因素則往往能促使其過早地失效。密封的有效工作時間在很大程度上取決于應用情況。 ? JB/T 8723— 2022《 焊接金屬波管機械密封 》 規(guī)定：在選型合理、安裝使用正確、系統(tǒng)工作良好、設(shè)備運行穩(wěn)定的情況下，焊接金屬波管機械密封使用期不少于 8 000h，特殊工況例外。 化學工業(yè)出版社 2022/2/2 為延長機械密封使用壽命應注意以下幾點： ①在密封腔中建立適宜的工作環(huán)境，如有效地控制溫度，排除固體顆粒，在密封端面間形成有效液膜（在必要時應采用雙端面密封和封液）； ②滿足密封的技術(shù)規(guī)范要求； ③采用具有剛性殼體、剛性軸、高質(zhì)量支撐系統(tǒng)的機泵。 1. 動環(huán)的結(jié)構(gòu)形式 第二節(jié) 機械密封的主要零件及材料 形式（ a）比較簡單，省略了推環(huán)，適合采用橡膠 O形輔助密封圈，缺點是密封圈溝槽直徑不易測量，使加工與維持修不便 。 形式（ c）只適合用 O形密封圈，對密封圈尺寸精度要求低，容易密封，但密封圈易變形。 ?形式（ d）為采用壓裝和熱裝的剛性過盈鑲嵌結(jié)構(gòu)，加工簡便，但由于動環(huán)與動環(huán)座材料的線膨脹系數(shù)不同，高溫時易脫落，一般使用于軸徑小于 100mm、使用壓力小于 5MPa、密封端面平均線速度小 20m/s的場合。 化學工業(yè)出版社 2022/2/2 形式（ f）為噴涂結(jié)構(gòu)，是將硬質(zhì)合金粉或陶瓷粉等離子噴涂于環(huán)座上，該結(jié)構(gòu)特點是省料，但由于涂層往往不致密，使用中存在涂層開裂及剝落現(xiàn)象，因此，粉料配方及噴涂工藝還有待改進。 化學工業(yè)出版社 2022/2/2 2. 靜環(huán)的結(jié)構(gòu)形式 （ a）為最常用的形式， O形、 V形輔助密封圈均可使用。 形式（ c）也是為了加強冷卻。 形式（ e）為 O形圈置于靜環(huán)槽內(nèi)，從而簡化了靜環(huán)座的加工 。 化學工業(yè)出版社 2022/2/2 摩擦副的動、靜環(huán)的結(jié)構(gòu)形式往往取決于所采用的輔助密封元件的形式。 1. 徑向接觸式輔助密封 ? 徑向接觸式輔助密封包括動環(huán)密封圈和靜環(huán)密封圈，它們分別構(gòu)成動環(huán)與軸、靜環(huán)與端蓋之間的密封。 ? 當端面磨損后，在彈性力作用下，密封圈隨補償環(huán)沿軸向作微小的補償移動。一般是根據(jù)使用條件決定。 圖 318 幾種密封圈斷面形狀 化學工業(yè)出版社 2022/2/2 氟塑料全包覆橡膠 O形圈 可應用在普通橡膠 O形圈無法適應的某些化學介質(zhì)環(huán)境中。 圖 318 幾種密封圈斷面形狀 化學工業(yè)出版社 2022/2/2 2. 波紋管輔助密封 波紋管密封的特點就是摩擦副撓性安裝環(huán)的所有相對位移可以由彈性波紋管來補償，這就允許安裝摩擦副密封環(huán)有較大的偏差。 （二）輔助密封 化學工業(yè)出版社 2022/2/2 動環(huán)需要隨軸一起旋轉(zhuǎn)，為了考慮動環(huán)具有一定的浮動性，一般它不直接固定在轉(zhuǎn)軸上，通常在動環(huán)和軸之間，需要有一個轉(zhuǎn)矩傳遞機構(gòu)，帶動動環(huán)旋轉(zhuǎn)，并克服攪拌和端面的摩擦轉(zhuǎn)矩。彈簧傳動結(jié)構(gòu)簡單，但傳動轉(zhuǎn)矩一般較小，且只能單方向傳動，其旋轉(zhuǎn)方向與彈簧的旋向有關(guān)，應使彈簧越轉(zhuǎn)越緊。 化學