機(jī)械密封的設(shè)計(jì)制造與研究畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-在線瀏覽
2024-08-04 18:44本頁面
【正文】 :（1）滑動與非滑動機(jī)械密封，滑動式機(jī)械密封的初始閉合力的力源一般是由彈簧提供的，補(bǔ)償環(huán)借助輔助密封圈支承于軸或是軸套上；而非滑動機(jī)械密封是補(bǔ)償環(huán)支承在波紋管式的輔助密封上，靠波紋管的伸長來實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償?shù)臋C(jī)械密封。（2）旋轉(zhuǎn)式與靜止式機(jī)械密封，旋轉(zhuǎn)式機(jī)械密封是補(bǔ)償環(huán)隨軸一起轉(zhuǎn)動，靜止式機(jī)械密封則是相反的。下面我只是簡單的比較一下滑動式與非滑動式機(jī)械密封的性能，如表21所示： 表21 滑動式與非滑動式機(jī)械密封性能比較滑動式非滑動式O形圈V形圈焊接金屬波紋管橡膠波紋管聚四氟乙烯波紋管承壓性能優(yōu)良單層良雙層優(yōu)良差速度適應(yīng)性多彈簧良單彈簧差優(yōu)可可耐溫性能可優(yōu)可耐阻塞性能差良優(yōu)優(yōu)2）按端面比壓大小分為：接觸式機(jī)械密封，主要是指密封端面相互接觸，端面比壓Pc＞0的機(jī)械密封。而其端面比壓Pc的大小取決于載荷系數(shù)K值得大小。3）另外還有一些如：按端面組合分類和按初始閉合力源分類的，因其內(nèi)容很簡單，所以在這里略之。在使用場合中，機(jī)械密封是由機(jī)械密封本身和機(jī)械密封循環(huán)系統(tǒng)兩部分組成。一些高參數(shù)的機(jī)械密封出現(xiàn)，如耐高溫耐強(qiáng)腐蝕的機(jī)械密封，就需要這些密封系統(tǒng)建立一個較理想的工作環(huán)境。密封系統(tǒng)的主要器件有：儲罐、增壓罐、換熱器、過濾器、旋液分離器、孔板、節(jié)流套、循環(huán)套、泄漏指示器、管道、管件、以及控制儀表等。高速時端面摩擦熱多、PcV值高使端面液膜汽化。 二、高速機(jī)械密封的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)機(jī)械密封時首先必須進(jìn)行周密的調(diào)查研究，以獲得設(shè)計(jì)條件及所需要的參數(shù)：。即介質(zhì)壓力、介質(zhì)溫度及軸的轉(zhuǎn)速。包括密度、粘度、汽化壓力，是否有腐蝕性、懸浮顆粒等。包括(軸或軸套)的尺寸，密封腔結(jié)構(gòu)，密封腔內(nèi)徑及深度，密封壓蓋的裝配尺寸和各表面的粗糙度。冷卻水的溫度，是否具備采取沖洗、冷卻措施的條件，有無過濾裝置等。如：確定單（雙）端面、平衡（非平衡）型、內(nèi)（外）裝式、旋轉(zhuǎn)（靜止）型、單（多）彈簧結(jié)構(gòu)等內(nèi)容。動環(huán)可分為非補(bǔ)償型和補(bǔ)償型兩種。補(bǔ)償型動環(huán)廣泛地應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)型機(jī)械密封中。目前動環(huán)在結(jié)構(gòu)上差異很大，根據(jù)動環(huán)和軸套密封的方法可歸納為三類：輔助密封圈軸向安裝的動環(huán)、輔助密封圈徑向安裝的動環(huán)和帶波紋管的動環(huán)：輔助密封圈軸向安裝的動環(huán)，靠彈簧力壓緊密封圈來實(shí)現(xiàn)密封。 靜環(huán)安裝在泵的殼體、壓蓋等靜止部位上它與動環(huán)組成的密封端面防止介質(zhì)泄漏，也有補(bǔ)償環(huán)和非補(bǔ)償環(huán)之分。反之稱為補(bǔ)償型靜環(huán)如32JF中當(dāng)密封端面磨損后，靜環(huán)在彈性元件（彈簧）的作用下，做軸向移動進(jìn)行補(bǔ)償。靜環(huán)與壓蓋的密封和固定方式有兩種:一是浮動型，一是固定型，具體的結(jié)構(gòu)很多。他們基本上屬于靜密封，當(dāng)密封端面和軸中心線不垂直時，動環(huán)沿軸有很小的軸向運(yùn)動，其位移量取決于密封端面和軸中心線的垂直誤差、運(yùn)動的次數(shù)和軸轉(zhuǎn)速等。 a b c d e 密封圈的種類a圓形。c方形。工作可靠，具有自封作用。機(jī)械密封材料的確定目前用做密封摩擦副材料的種類很多。常用的金屬材料有：鑄鐵、碳鋼、鉻鋼、鉻鎳鋼、青銅以及硬質(zhì)合金等。各種材料都具有一定的特性，在選擇摩擦副材料時應(yīng)揚(yáng)長避短，根據(jù)具體工作條件合理使用。因?yàn)樗哂泻芏嗒?dú)特的優(yōu)良性能。僅次于銀、銅和鋁是非金屬材料中唯一具有高導(dǎo)熱率的材料比某些金屬（如司太利硬質(zhì)合金和哈氏合金等）的導(dǎo)熱率高的多。(2)較低的線膨脹系數(shù)。其化學(xué)穩(wěn)定性很好，在空氣400℃以下穩(wěn)定，除強(qiáng)氧化介質(zhì)如鉻酸、濃硫酸及鹵族元素外，可耐其他酸、堿、鹽及一切有機(jī)化學(xué)物的腐蝕。因?yàn)槭c金屬材料相對摩擦?xí)r石墨一層一層地轉(zhuǎn)移到金屬表面，形成金屬與石墨的相對摩擦，此外它還具有低的摩擦系數(shù)。由于硬度較低，常用做摩擦副中的軟環(huán)，可以方便的進(jìn)行各種機(jī)械加工。為彌補(bǔ)這一缺點(diǎn)可采用將燒結(jié)石墨進(jìn)行多次浸漬或滲碳等方法。目前常用的浸漬樹脂有酚醛、環(huán)氧和呋喃樹脂等，常用的浸漬金屬有青銅、巴氏合金、鉛、鋁等。浸漬樹脂具有良好的耐腐蝕性能。因此，浸漬呋喃樹脂石墨使用最為普遍。2) 硬質(zhì)合金是機(jī)械密封中另一廣泛使用的摩擦副材料。WCCo是由硬度極高的難熔鎢碳化物加Co作為粘結(jié)劑用粉末冶金方法壓制燒結(jié)而成的。但是，WCCo材料的沖擊韌性低而脆性高，機(jī)械加工困難，且價(jià)格較貴。根據(jù)其作用，要求輔助密封圈從材料上具有良好的彈性、低的摩擦系數(shù)，能耐介質(zhì)的腐蝕熔脹，耐老化。另外也要求材料來源方便，成本低廉。橡膠是一種彈性很好的高分子材料。橡膠密封圈除上述優(yōu)點(diǎn)外，由于其彈性大而可以在較大的公差范圍內(nèi)仍能保持密封不泄漏，且制造容易。機(jī)械密封圈一般均選用各種合成橡膠。它以優(yōu)異的耐油、抗老化著稱，并且具有耐熱、耐磨、耐腐蝕等性能，廣泛應(yīng)用與接觸汽油及其他油類的設(shè)備。低溫下也不宜采用。目前氟橡膠有三個品種：FPM2301,及氟橡膠2311，具有優(yōu)異的耐強(qiáng)酸功能；FPM2602，及氟橡膠2641，耐熱性能優(yōu)于FPM2301，但工業(yè)性能較差FPM2461，及氟橡膠246，其耐熱耐溶劑性能比FPM2602還要好。它可以在250℃下長期使用，300℃下能短期使用，其耐腐蝕性能是彈體中最好的一種，但低溫性能較差價(jià)格貴，限制了其使用范圍。具有很寬的使用溫度范圍（100～350℃）和很高的熱穩(wěn)定性，一般可在200～300℃下長期使用。其缺點(diǎn)是強(qiáng)度低、不耐磨、價(jià)格高。 常用的彈簧材料有磷青銅、碳素彈簧鋼（65Mn、60Si2Mn、50CrVA等）、鉻鋼（3Cr1Cr13等）、不銹鋼（1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni12Mo2Ti）等。機(jī)械密封其它零件包括彈簧座、動環(huán)座、靜環(huán)座、傳動零件及固定環(huán)等，對他們的要求是有足夠的強(qiáng)度和耐腐蝕性，在設(shè)計(jì)、制造及選用中應(yīng)綜合考慮。內(nèi)裝式機(jī)械密封由于零件均與介質(zhì)接觸，故對材料的要求較高。動環(huán)和靜環(huán)密封端面為了有效地工作，相應(yīng)的做成一窄一寬。當(dāng)動環(huán)和靜環(huán)都選用硬材料時密封端面都做成窄環(huán)，并取相同的寬度ｂ。過大的ｂ值使端面潤滑、冷卻效果降低，端面磨損、泄漏、功率消耗增加，而且加工量增加。32JF密封的靜環(huán)（石墨）、動環(huán)（YG6）為一軟一硬情況，故靜環(huán)（密封環(huán)）的端面寬度即為密封端面寬度ｂ。32JF（平衡型）查表取得端面寬度ｂ為3mm。32JF中取的高度ｈ為2mm。靜環(huán)內(nèi)徑D與軸套（或軸）的間隙（Dd）一般取1~3mm（具體尺寸根據(jù)安裝精度、軸的偏擺程度及軸徑大小確定）。此值也可由查表取得Dd=2mm。動環(huán)與軸的間隙也不可能過大，過大的間隙會造成O形圈卡入間歇而造成密封失效，尤其在高壓時更要注意。載荷系數(shù)：密封流體壓力作用在補(bǔ)償環(huán)上（在32JF中指的靜環(huán)），使其對于非補(bǔ)償環(huán)（動環(huán)）區(qū)域閉合的有效作用面積（載荷面積）與密封環(huán)的面積之比稱為載荷系數(shù)。對于32JF內(nèi)裝型密封：K=載荷面積/接觸面積=A/ A1 = (D22D12)/( D22d12) () 當(dāng)載荷系數(shù)K，密封端面寬度b和動、靜環(huán)內(nèi)徑與軸的間隙確定以后，就可根據(jù)軸（或軸套）直徑，按下列方法計(jì)算密封端面直徑（） D1 = ( 4bk+4d1218b2k(1k) )/2 ()再由 D2 =D1+2b ()即可求得密封端面外徑D2。考慮橡膠O形圈
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