【正文】 壓試驗(yàn)，因此試驗(yàn)機(jī)需要傳動(dòng)裝置帶動(dòng)機(jī)械密封運(yùn)轉(zhuǎn)，并且要求傳動(dòng)裝置輸出的轉(zhuǎn)速可調(diào)；(3)密封介質(zhì)供應(yīng)裝置。該裝置主要用于向密封腔內(nèi)介質(zhì)加壓。該裝置用于調(diào)節(jié)密封腔內(nèi)介質(zhì)溫度；(6)泄漏液收集裝置。由于機(jī)械密封產(chǎn)品的多樣化，研究目的和重點(diǎn)的不同，目前機(jī)械密封試驗(yàn)機(jī)主要還是有目的、有對(duì)象地研制的。 特點(diǎn)：泄露量小、結(jié)構(gòu)簡單、使用廣泛。 特點(diǎn)：彈簧和動(dòng)環(huán)安裝在密封箱內(nèi)與介質(zhì)接觸，可以利用箱內(nèi)介質(zhì)壓力來密封。 (3) 彈簧旋轉(zhuǎn)式：彈性元件隨軸旋轉(zhuǎn)。如圖31所示是本論文機(jī)械密封試驗(yàn)機(jī)本體的結(jié)構(gòu)示意圖： 圖31 機(jī)械密封試驗(yàn)機(jī)本體結(jié)構(gòu)示意圖1．氮?dú)馄浚?0．開關(guān)閥；5．壓力表；4．減壓閥；6．壓力罐；7．放氣螺塞；8．電熱片；11．介質(zhì)出口；12．介質(zhì)入口；13．密封腔；14．主軸支架；15．主軸；16．聯(lián)軸器；17．電機(jī)該試驗(yàn)機(jī)本體主要由介質(zhì)供應(yīng)裝置部分、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部分以及密封腔部分組成。 密封介質(zhì)供應(yīng)裝置設(shè)計(jì)機(jī)械密封在實(shí)際工作時(shí)，輸送到密封腔內(nèi)的介質(zhì)通常具有一定溫度和壓力。試驗(yàn)機(jī)本體的密封介質(zhì)供應(yīng)裝置是由介質(zhì)供應(yīng)、溫度調(diào)節(jié)、壓力調(diào)節(jié)保持三個(gè)部分組成的，如圖32所示: 圖32 密封介質(zhì)供應(yīng)裝置 1．氮?dú)馄浚?．開關(guān)閥；5．壓力表；4．減壓閥；6．壓力罐；9．加熱片10．放齊螺塞 該介質(zhì)供應(yīng)裝置各個(gè)部分的組成與工作原理如下:(1)壓力調(diào)節(jié)保持部分。打開開關(guān)閥2，釋放出氮?dú)馄績?nèi)的高壓氮?dú)?，通過管道輸入到壓力罐的空腔內(nèi)，腔內(nèi)壓力隨著氮?dú)饬康脑龆喽兇?，而該腔?nèi)壓力作用于壓力罐內(nèi)的介質(zhì)。為了在一定程度上保持壓力罐內(nèi)氣體的壓力的穩(wěn)定，在開關(guān)閥2出口和壓力罐入口的中間位置接了一減壓閥4，它有穩(wěn)壓和定壓的作用。減壓閥有一定的反饋?zhàn)哉{(diào)節(jié)能力，它可以保持出口端氣體壓力的穩(wěn)定，起到了穩(wěn)定輸出介質(zhì)壓力的作用。壓力表3顯示的是開關(guān)閥出口，也即減壓閥入口處的氣體壓力；而壓力表5顯示的是減壓閥出口處，也即壓力罐空腔內(nèi)的氣體壓力。溫度的調(diào)節(jié)是通過壓力罐底部的電熱片8來實(shí)現(xiàn)的。為了讓壓力罐內(nèi)介質(zhì)被加熱到比較穩(wěn)定的溫度，通常需要讓電熱片工作一段時(shí)間，然后才進(jìn)行試驗(yàn)。介質(zhì)儲(chǔ)存在壓力罐6內(nèi)，壓力罐上有一開關(guān)閥8接到密封腔的介質(zhì)入口，以及一開關(guān)閥7接到密封腔的介質(zhì)出口，試驗(yàn)時(shí)同時(shí)打開開關(guān)閥7和8，使介質(zhì)可以在壓力罐與密封腔之間循環(huán)流動(dòng)。 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)械密封在實(shí)際工作時(shí)，其轉(zhuǎn)速通?？梢栽谝欢ǚ秶鷥?nèi)可調(diào)，為此試驗(yàn)機(jī)需要有一轉(zhuǎn)速可調(diào)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)機(jī)械密封轉(zhuǎn)動(dòng)，模擬實(shí)際工況進(jìn)行機(jī)械密封試驗(yàn)。 圖33 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)本試驗(yàn)機(jī)參考試驗(yàn)對(duì)轉(zhuǎn)速在500r/min900r/min之間的要求以及試驗(yàn)時(shí)負(fù)載很小，只有密封環(huán)等的作用，因此選用功率較小的電動(dòng)機(jī)即可；再參照與電機(jī)相連軸的軸徑為24mm,最終選用Y290S2型三相異步電動(dòng)機(jī)，如表31所示為該三相異步電機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)，它的性能滿足機(jī)械密封試驗(yàn)的要求。M式中 T為軸的輸出力矩 n為軸的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)軸材料選擇45號(hào)鋼，其與電動(dòng)機(jī)相連端軸徑選擇24mm與電動(dòng)機(jī)相匹配，長度取L1=220mm；另一端軸徑61mm與密封環(huán)匹配。（1）按彎矩的軸校驗(yàn)：彎矩校驗(yàn)時(shí)其軸徑需要滿足: （33）式中Me當(dāng)量彎矩，滿足,α為根據(jù)彎矩性質(zhì)而定的折合系數(shù)，對(duì)于不變轉(zhuǎn)矩α≈，當(dāng)轉(zhuǎn)矩以脈動(dòng)變化時(shí)，α≈，對(duì)于頻繁正反轉(zhuǎn)的軸α≈1；M為垂直面彎矩MV和水平面彎矩MH的合成彎矩，單位為牛毫米； [σ]W 對(duì)稱循環(huán)狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力，與材料的特性相關(guān)，可以查表得到，單位牛 （2）按扭矩的軸校驗(yàn)：扭矩校驗(yàn)時(shí)其軸徑需要滿足： （34） =13mm(小于24mm)式中 [ζ]軸的許用扭切應(yīng)力，單位為牛毫米2；P傳遞的功率，；n軸的轉(zhuǎn)速，900r/min；計(jì)算出軸徑d2=24mm＞13mm最后設(shè)計(jì)的軸徑需要滿足d=max(d1，d2)。根據(jù)軸的傳遞扭矩T=14NM，孔徑24mm；采用4個(gè)M8的螺栓，2個(gè)普通螺栓和2個(gè)鉸制孔用螺栓。 螺栓選擇材料為35鋼。mm D1螺栓分布圓直徑 Z螺栓數(shù)螺栓的剪切強(qiáng)度： （38） （39） ζ=[ζ]=120 式中 [Ss][ζ] 螺栓材料的許用剪應(yīng)力 螺栓的擠壓強(qiáng)度： （310） （311） σP=[σP]=240 式中 [Sp]δ螺栓與孔壁的接觸厚度mm,取兩半聯(lián)軸器中接觸厚度較小者[σp]許用擠壓應(yīng)力，N/mm2 上列式中σs為螺栓材料的屈服極限，[σ]b為材料的拉伸強(qiáng)度極限。 螺栓強(qiáng)度： （N/mm2） （313） σ=20小于[σ]式中 d1螺栓內(nèi)徑，mm [σ]螺栓的許用拉應(yīng)力，N/mm2。由圖冊可查得d=24mm時(shí)，鍵的截面尺寸為：寬b=8mm，高h(yuǎn)=7mm，參考轂長選鍵長l=30mm。鍵可以傳遞的轉(zhuǎn)矩=74Nm，所以鍵滿足條件。密封腔內(nèi)有一套機(jī)械密封，用于密封軸的一端。靜環(huán)由靜環(huán)輔助O形圈緊壓到箱體的階梯面中，并保證其工作面與動(dòng)環(huán)端面緊密貼合；在腔體上開有進(jìn)油孔和出油孔，這樣就能通過向箱體內(nèi)注入介質(zhì)來檢測密封環(huán)的密封性能了?？梢钥闯觯芊馇坏牧硪欢丝梢赃m用于其他型號(hào)的密封環(huán)的密封性能檢測。密封環(huán)及密封圈的外型和尺寸設(shè)計(jì)經(jīng)過了拓可公司的實(shí)驗(yàn)和在產(chǎn)品中運(yùn)用的驗(yàn)證，性能符合要求。軸套的作用主要有：給用于固定密封環(huán)以及傳遞載荷的彈性元件提供放置平臺(tái)。動(dòng)環(huán)蓋用于安裝動(dòng)環(huán)和O型圈組件，為保證O型圈參照動(dòng)環(huán)大徑和O型圈外徑設(shè)計(jì)動(dòng)環(huán)蓋內(nèi)徑95mm,壁厚4mm；為減輕動(dòng)環(huán)蓋重量達(dá)到降低消耗的目的，密封蓋頂部通孔，依據(jù)軸套外徑，同時(shí)保證彈性元件的接觸面積，孔徑選用70mm.彈性元件作用是試驗(yàn)過程中通過振動(dòng)的作用為動(dòng)環(huán)傳遞軸向作用力，保證動(dòng)環(huán)與靜環(huán)之間的緊密接觸，以達(dá)到良好密封的效果。為保證彈簧向動(dòng)環(huán)蓋傳遞均勻載荷，以次避免由于動(dòng)環(huán)蓋因?yàn)槭芰Σ痪l(fā)生徑向偏斜，參照動(dòng)環(huán)蓋尺寸設(shè)計(jì)八根彈簧在軸套上均勻分布。根據(jù)密封環(huán)外型和機(jī)構(gòu)工作時(shí)對(duì)穩(wěn)定性的要求，密封箱體設(shè)計(jì)成柱形加方形底座。軸蓋設(shè)計(jì)參照軸徑開直徑為24mm的孔，外圓直徑參照密封箱體選擇160mm,軸蓋通過7個(gè)M10的螺栓與密封箱體連接。合理地設(shè)計(jì)機(jī)械密封試驗(yàn)機(jī)本體結(jié)構(gòu)是保證機(jī)械密封試驗(yàn)可靠性的重要前提。 本章總結(jié)本章首先分析了機(jī)械密封試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)需求，然后據(jù)此確定了試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)方案，并從試驗(yàn)機(jī)本體和溫度、壓力、轉(zhuǎn)速和振動(dòng)的控制方面細(xì)化設(shè)計(jì)內(nèi)容；本章隨后介紹了試驗(yàn)機(jī)本體的結(jié)構(gòu)與工作原理，并闡述了其主要組成部分介質(zhì)供應(yīng)裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及密封腔的設(shè)計(jì)過程。在試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)過程中，本論文主要完成了以下一些工作：(1)介紹了機(jī)械密封的發(fā)展歷史、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀以及機(jī)械密封的組成和工作原理；(2)根據(jù)需求，設(shè)計(jì)了一個(gè)密封介質(zhì)溫度和壓力以及密封環(huán)工作轉(zhuǎn)速等可控的試驗(yàn)機(jī)，來模擬機(jī)械密封的實(shí)際工況環(huán)境實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械密封的靜壓試驗(yàn)和動(dòng)壓試驗(yàn)；(3)闡述了試驗(yàn)機(jī)的溫度和壓力可調(diào)的介質(zhì)供應(yīng)裝置以及密封腔體等結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。致謝本課題的研究工作是在***老師的精心指導(dǎo)下完成的，在研究過程中還得到了***公司領(lǐng)導(dǎo)的悉心指導(dǎo)和諸位同事的熱心幫助。The mechanism of film generation in mechanical face seals [J]Hydrostatic Effects in a Mechanical Face Seal [J].ASLETRANS ACTIONS, 1985, 29 (4): 467472.[11] 李體軒,[J].流體機(jī)械,1997, 25 (8): 3839.[12] 孫見君,魏龍,[J].潤滑與密封,2004,(4).[13] 牟介剛,[J].潤滑與密封,2005(4):170172.[14] 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