機(jī)械密封的設(shè)計與計算

1、密封端面間液體壓力分布規(guī)律

在密封介質(zhì)為液體的情況下，端面摩擦副的最佳上作狀態(tài)是半液體摩擦，液體處于全部接觸面積中，并認(rèn)為摩擦副間隙內(nèi)液體流動的阻力沿徑向不變。這樣間隙內(nèi)的壓力按線性變化，壓力分布圖為三角形(圖22-11)

實際上間隙內(nèi)部液體質(zhì)點(diǎn)由于繞軸旋轉(zhuǎn)作用有慣性力，當(dāng)該力方向與液體流動方向相反時(內(nèi)流式)其壓力分布呈內(nèi)凹形式;當(dāng)慣性力與液體流動方向一致時(外流式)其壓力分布呈外凸形式。液體的薪度對壓力分布也有影響，低私度液體(如液態(tài)內(nèi)烷、丁烷、氨)壓力分布是外凸的，高郭度液體(如重潤滑油)壓力分布是內(nèi)凹的。泄漏量對壓力分布也有影響，泄漏嘖極少時壓力分布呈凹形，較大時呈凸形。

圖22- 31 密封間隙壓力分析

密封端面尺寸的確定

(1）端面寬度b

密封端面是由動環(huán)、靜環(huán)兩個零件組成的，動環(huán)和靜環(huán)的材料一般選用一軟一硬;為了使密封端面更有效地工作，相應(yīng)地做成一窄一寬，軟材料做窄環(huán)，硬環(huán)材料做寬環(huán)，這樣窄環(huán)被均勻地磨損而不嵌人到寬環(huán)中去。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)，并取相同的端面寬度。端面直徑應(yīng)盡可能地小，以降低摩擦端面的線速度。斷面寬度b在材料強(qiáng)度、剛度足夠的條件下，b值盡可能取小值。過大的b值只有壞處，因為它將使端面潤滑、冷卻效果降低，端面磨損、泄漏、功率消耗增加，而跳加工量也增加。在機(jī)封標(biāo)準(zhǔn)中用的石墨環(huán)、硬質(zhì)合金環(huán)、填充四氟環(huán)、青銅環(huán)的端面寬度b所取的值見表22一5

表22-5 不同材料窄環(huán)的端面寬度b和高度h

寬環(huán)比窄環(huán)的b值大1～3 mm窄環(huán)高度h值主要從材料的強(qiáng)度、剛度以及耐磨損能力確定，一般取2～5 mm。標(biāo)準(zhǔn)中高度h值:石墨環(huán)、填充四氟環(huán)、青銅環(huán)都取3~mm硬質(zhì)合金環(huán)取2 rnm

(2)間隙:如圖22——18所示，靜環(huán)內(nèi)徑Do與軸徑的間隙(Do一d)一般取1~3 mm，標(biāo)準(zhǔn)石墨環(huán)、青銅環(huán)、填充四氟塑料環(huán)軸徑在φ16~φ100時取2mm軸徑在

φ110~φ120~時取2 mm。硬質(zhì)合金環(huán)軸徑在φ16~φ100時取2mm軸徑在φ110~φ120時取3 mm

圖22一18 動靜環(huán)尺寸

(3)端面直徑確定了密封面寬度b值和間隙后，就可以根據(jù)軸徑d確定端面內(nèi)徑d1和外徑d2。內(nèi)徑d1為軸徑加間隙然后再加0~1 mm即可，這主要視加工難易程度而定，如硬質(zhì)合金，加工困難就取0，加工方便則取1 mm。外徑d2由d1加2b計算得。軟環(huán)的端面內(nèi)徑、外徑確定后，硬環(huán)的端面內(nèi)徑較軟環(huán)內(nèi)徑小1~3 mm，外徑大1~3 mm