机械密封知识.ppt
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1、关于机械密封知识现在学习的是第1页,共52页2一、密封原理和特点一、密封原理和特点1.结构结构 第一节第一节 机械密封原理和基本结构型式机械密封原理和基本结构型式(1 1)组成)组成 现在学习的是第2页,共52页3(2 2)固定)固定)固定)固定 紧定螺钉把弹簧及动环部分固定在紧定螺钉把弹簧及动环部分固定在紧定螺钉把弹簧及动环部分固定在紧定螺钉把弹簧及动环部分固定在轴上轴上轴上轴上 静环的周向固定:静环的周向固定:静环的周向固定:静环的周向固定:静环上开槽,然后通静环上开槽,然后通静环上开槽,然后通静环上开槽,然后通过防转销与静环座固定。而静环座又过防转销与静环座固定。而静环座又过防转销与静环
2、座固定。而静环座又过防转销与静环座固定。而静环座又与设备联在一起。与设备联在一起。与设备联在一起。与设备联在一起。现在学习的是第3页,共52页42.密封原理密封原理 机械密封主要是将较易泄漏的轴向密封改为不易泄漏的端面密机械密封主要是将较易泄漏的轴向密封改为不易泄漏的端面密机械密封主要是将较易泄漏的轴向密封改为不易泄漏的端面密机械密封主要是将较易泄漏的轴向密封改为不易泄漏的端面密封。如图封。如图封。如图封。如图3-13-1所示,当轴转动时,带动了弹簧座、弹簧压板、所示,当轴转动时,带动了弹簧座、弹簧压板、所示,当轴转动时,带动了弹簧座、弹簧压板、所示,当轴转动时,带动了弹簧座、弹簧压板、动环等
3、零件一起转动,由于弹簧力的作用使动环紧紧压在动环等零件一起转动,由于弹簧力的作用使动环紧紧压在动环等零件一起转动,由于弹簧力的作用使动环紧紧压在动环等零件一起转动,由于弹簧力的作用使动环紧紧压在静环上。轴旋转时,动环与轴一起旋转,而静环则固定在静环上。轴旋转时,动环与轴一起旋转,而静环则固定在静环上。轴旋转时,动环与轴一起旋转,而静环则固定在静环上。轴旋转时,动环与轴一起旋转,而静环则固定在座架上静止不动,这样动环与静环相接触的环形密封面阻座架上静止不动,这样动环与静环相接触的环形密封面阻座架上静止不动,这样动环与静环相接触的环形密封面阻座架上静止不动,这样动环与静环相接触的环形密封面阻止了介
4、质的泄漏。止了介质的泄漏。止了介质的泄漏。止了介质的泄漏。现在学习的是第4页,共52页5机械密封一般有四个密封处:机械密封一般有四个密封处:机械密封一般有四个密封处:机械密封一般有四个密封处:A A、动环与静环之间的密封、动环与静环之间的密封、动环与静环之间的密封、动环与静环之间的密封动密封动密封动密封动密封B B、动环与轴或轴套之间的密封、动环与轴或轴套之间的密封、动环与轴或轴套之间的密封、动环与轴或轴套之间的密封相对静密封相对静密封相对静密封相对静密封C C、静环与静环座之间的密封、静环与静环座之间的密封、静环与静环座之间的密封、静环与静环座之间的密封静密封静密封静密封静密封D D、静环座
5、(压盖)与设备之间的密封、静环座(压盖)与设备之间的密封、静环座(压盖)与设备之间的密封、静环座(压盖)与设备之间的密封静密封静密封静密封静密封 机械密封的主要机械密封的主要机械密封的主要机械密封的主要特点主是密封面特点主是密封面特点主是密封面特点主是密封面为垂直于旋转轴为垂直于旋转轴为垂直于旋转轴为垂直于旋转轴线的端面。线的端面。线的端面。线的端面。A AB BC CD D现在学习的是第5页,共52页63.基本构件基本构件 (1 1)动环和静环)动环和静环)动环和静环)动环和静环材料材料材料材料 较好的耐磨性,能有减摩作用(即较好的耐磨性,能有减摩作用(即较好的耐磨性,能有减摩作用(即较好的
6、耐磨性,能有减摩作用(即f要小)要小)要小)要小)良好的导热性,把摩擦热及时传出良好的导热性,把摩擦热及时传出 孔隙率小,结构紧密,以免介质在压力下有渗透。孔隙率小,结构紧密,以免介质在压力下有渗透。孔隙率小,结构紧密,以免介质在压力下有渗透。孔隙率小,结构紧密,以免介质在压力下有渗透。动、静环是一对摩擦副,它们的硬度各不相同。动、静环是一对摩擦副,它们的硬度各不相同。动、静环是一对摩擦副,它们的硬度各不相同。动、静环是一对摩擦副,它们的硬度各不相同。一般动环的硬度比静环的硬度大。动环的材料可用铸铁、硬一般动环的硬度比静环的硬度大。动环的材料可用铸铁、硬一般动环的硬度比静环的硬度大。动环的材料
7、可用铸铁、硬一般动环的硬度比静环的硬度大。动环的材料可用铸铁、硬质合金、高合金钢等,在有腐蚀介质的条件下可用不锈钢或质合金、高合金钢等,在有腐蚀介质的条件下可用不锈钢或质合金、高合金钢等,在有腐蚀介质的条件下可用不锈钢或质合金、高合金钢等,在有腐蚀介质的条件下可用不锈钢或不锈钢表面(端面)堆焊硬质合金、陶瓷等;静环的材料可不锈钢表面(端面)堆焊硬质合金、陶瓷等;静环的材料可不锈钢表面(端面)堆焊硬质合金、陶瓷等;静环的材料可不锈钢表面(端面)堆焊硬质合金、陶瓷等;静环的材料可用铸铁、磷青铜、巴氏合金等,也常用浸渍石墨或填充聚四用铸铁、磷青铜、巴氏合金等,也常用浸渍石墨或填充聚四用铸铁、磷青铜、
8、巴氏合金等,也常用浸渍石墨或填充聚四用铸铁、磷青铜、巴氏合金等,也常用浸渍石墨或填充聚四氟乙烯。氟乙烯。氟乙烯。氟乙烯。现在学习的是第6页,共52页7配对方法:配对方法:配对方法:配对方法:当介质粘度小,润滑性差时,采用金属配各种非金当介质粘度小,润滑性差时,采用金属配各种非金当介质粘度小,润滑性差时,采用金属配各种非金当介质粘度小,润滑性差时,采用金属配各种非金属(因为大多数非金属材料都有自润滑作用);当属(因为大多数非金属材料都有自润滑作用);当介质粘度较大时,采用金属与金属配对。介质粘度较大时,采用金属与金属配对。加工精度加工精度加工精度加工精度由于摩擦副的端面要起密封作用,并且摩擦环要
9、相由于摩擦副的端面要起密封作用,并且摩擦环要相由于摩擦副的端面要起密封作用,并且摩擦环要相由于摩擦副的端面要起密封作用,并且摩擦环要相互滑动摩擦,故端面的加工精度影响着密封的效果互滑动摩擦,故端面的加工精度影响着密封的效果和使用寿命。和使用寿命。和使用寿命。和使用寿命。现在学习的是第7页,共52页8(2 2)弹簧加荷装置)弹簧加荷装置)弹簧加荷装置)弹簧加荷装置 (3 3)辅助密封元件)辅助密封元件)辅助密封元件)辅助密封元件 型式:型式:型式:型式:OO形、形、形、形、V V形、矩形等形、矩形等形、矩形等形、矩形等 作用:作用:作用:作用:产生压紧力,保持动、静环端面紧密接触,且是一个产生压
10、紧力,保持动、静环端面紧密接触,且是一个产生压紧力,保持动、静环端面紧密接触,且是一个产生压紧力,保持动、静环端面紧密接触,且是一个缓冲元件,可以补偿轴的跳动及加工误差而引起的摩擦面不缓冲元件,可以补偿轴的跳动及加工误差而引起的摩擦面不缓冲元件,可以补偿轴的跳动及加工误差而引起的摩擦面不缓冲元件,可以补偿轴的跳动及加工误差而引起的摩擦面不贴合。贴合。贴合。贴合。把弹簧施加到密封环带单位面积上的压紧力称为弹簧比压把弹簧施加到密封环带单位面积上的压紧力称为弹簧比压把弹簧施加到密封环带单位面积上的压紧力称为弹簧比压把弹簧施加到密封环带单位面积上的压紧力称为弹簧比压p ps s,那么,那么,那么,那么
11、p ps s的作用有两点:的作用有两点:的作用有两点:的作用有两点:起动停车或介质压力波动时,起动停车或介质压力波动时,起动停车或介质压力波动时,起动停车或介质压力波动时,使密封面维持足够的比压;使密封面维持足够的比压;使密封面维持足够的比压;使密封面维持足够的比压;克服密封圈与轴的摩擦力,克服密封圈与轴的摩擦力,克服密封圈与轴的摩擦力,克服密封圈与轴的摩擦力,保持动环沿轴向移动,以补偿端面的磨损。保持动环沿轴向移动,以补偿端面的磨损。保持动环沿轴向移动,以补偿端面的磨损。保持动环沿轴向移动,以补偿端面的磨损。因此有人把机械密封定义为:机械密封是一种带有缓冲机构,因此有人把机械密封定义为:机械
12、密封是一种带有缓冲机构,因此有人把机械密封定义为:机械密封是一种带有缓冲机构,因此有人把机械密封定义为:机械密封是一种带有缓冲机构,并通过与旋转轴大体垂直做相对转动的密封端面进行密封的并通过与旋转轴大体垂直做相对转动的密封端面进行密封的并通过与旋转轴大体垂直做相对转动的密封端面进行密封的并通过与旋转轴大体垂直做相对转动的密封端面进行密封的装置。装置。装置。装置。现在学习的是第8页,共52页9优优优优点点点点密封可靠,在一个较长的使用期中,不会泄漏或很少泄漏;密封可靠,在一个较长的使用期中,不会泄漏或很少泄漏;密封可靠,在一个较长的使用期中,不会泄漏或很少泄漏;密封可靠,在一个较长的使用期中,不
13、会泄漏或很少泄漏;使用寿命长,正确选择摩擦副材料和比压的机械密封可使用寿命长,正确选择摩擦副材料和比压的机械密封可使用寿命长,正确选择摩擦副材料和比压的机械密封可使用寿命长,正确选择摩擦副材料和比压的机械密封可用用用用2 2 2 25 5 5 5年,最长的达年,最长的达年,最长的达年,最长的达9 9 9 9年;年;年;年;维修周期长,在正常工作的情况下,不需要维修;维修周期长,在正常工作的情况下,不需要维修;维修周期长,在正常工作的情况下,不需要维修;维修周期长,在正常工作的情况下,不需要维修;摩擦功率消耗少;摩擦功率消耗少;摩擦功率消耗少;摩擦功率消耗少;轴或轴套不受磨损;轴或轴套不受磨损;
14、轴或轴套不受磨损;轴或轴套不受磨损;对旋转轴的振摆和轴对壳体孔的偏斜不敏感;对旋转轴的振摆和轴对壳体孔的偏斜不敏感;对旋转轴的振摆和轴对壳体孔的偏斜不敏感;对旋转轴的振摆和轴对壳体孔的偏斜不敏感;适用范围广,能用于低温、高温、高真空、高压、各种转适用范围广,能用于低温、高温、高真空、高压、各种转适用范围广,能用于低温、高温、高真空、高压、各种转适用范围广,能用于低温、高温、高真空、高压、各种转速以及各种腐蚀、易燃、易爆、有毒介质的密封。速以及各种腐蚀、易燃、易爆、有毒介质的密封。速以及各种腐蚀、易燃、易爆、有毒介质的密封。速以及各种腐蚀、易燃、易爆、有毒介质的密封。4.机械密封的优缺点:(与软
15、填料密封比较)机械密封的优缺点:(与软填料密封比较)机械密封的优缺点:(与软填料密封比较)机械密封的优缺点:(与软填料密封比较)缺点缺点缺点缺点结构较复杂,对制造加工要求高;结构较复杂,对制造加工要求高;结构较复杂,对制造加工要求高;结构较复杂,对制造加工要求高;安装与更换比较麻烦,要求工人有一定的安装技术水平;安装与更换比较麻烦,要求工人有一定的安装技术水平;安装与更换比较麻烦,要求工人有一定的安装技术水平;安装与更换比较麻烦,要求工人有一定的安装技术水平;发生偶然事故时,处理比较困难;发生偶然事故时,处理比较困难;发生偶然事故时,处理比较困难;发生偶然事故时,处理比较困难;一次性投资高。一
16、次性投资高。一次性投资高。一次性投资高。现在学习的是第9页,共52页10比较软填料密封机械密封泄漏量180450ml/h一般为软填料密封的摩擦功率损失机械密封为软填料密封的1050轴磨损有磨损,用久后要更换几乎无磨损维护及寿命要经常维护,更换填料,个别情况每班换一次寿命很长,很少需要维修高参数高压、高温、高真空、高转速、大直径密封不能解决可以加工及安装加工苛求一般,填料更换方便动、静环表面粗糙度及平直度要求高,不易加工,成本高,装拆不便对材料要求一般动、静环要求较高表表表表3-13-1机械密封与填料密封的比较机械密封与填料密封的比较机械密封与填料密封的比较机械密封与填料密封的比较 现在学习的是
17、第10页,共52页11二、结构类型二、结构类型1、内流式和外流式、内流式和外流式2、内装式和外装式、内装式和外装式3、旋转式与静止式旋转式与静止式旋转式与静止式旋转式与静止式5、单弹簧与多弹簧单弹簧与多弹簧单弹簧与多弹簧单弹簧与多弹簧6、单端面、双端面和多端面单端面、双端面和多端面单端面、双端面和多端面单端面、双端面和多端面 4、平衡型和非平衡型、平衡型和非平衡型现在学习的是第11页,共52页12按介质泄漏方向分为内流式和外流式。按介质泄漏方向分为内流式和外流式。内流式:介质沿半径方向从端面外周向内泄称为内流式。内流式:介质沿半径方向从端面外周向内泄称为内流式。外流式:介质沿半径方向从端面内周
18、向外泄称为外流式。外流式:介质沿半径方向从端面内周向外泄称为外流式。内流式的泄漏方向与离心力方向相反,离心力阻碍着流体的泄漏,因而内流式的泄漏方向与离心力方向相反,离心力阻碍着流体的泄漏,因而内流式泄漏比外流式泄漏量小。于是,有固体颗粒的情况尤其应该采用内流式泄漏比外流式泄漏量小。于是,有固体颗粒的情况尤其应该采用内流式。这样可防止固体颗粒进入摩擦面。内流式。这样可防止固体颗粒进入摩擦面。1、内流式和外流式(图、内流式和外流式(图3-2)现在学习的是第12页,共52页13按弹簧是否与介质接触分为内装式和外装式。按弹簧是否与介质接触分为内装式和外装式。内装式是弹簧置于工作介质之内,外装式是弹簧置
19、于工作介质之内装式是弹簧置于工作介质之内,外装式是弹簧置于工作介质之外。外。2、内装式和外装式(如图、内装式和外装式(如图3-3)现在学习的是第13页,共52页14外装式特点:外装式机械密封弹簧不与介质接触外装式特点:外装式机械密封弹簧不与介质接触,可以用于强腐蚀、可以用于强腐蚀、高粘度、易结晶以及含有固体颗粒的介质等工况条件。但其动环高粘度、易结晶以及含有固体颗粒的介质等工况条件。但其动环端面在介质压力的作用下存被打开的趋势端面在介质压力的作用下存被打开的趋势,因此使用压力比较低因此使用压力比较低,一一般应不大于般应不大于1Mpa。内装式机械密封则可以满足较高压力的工况要。内装式机械密封则可
20、以满足较高压力的工况要求。求。内装式受力情况比较好,刚开车时介质压力较低,由不太大的弹簧内装式受力情况比较好,刚开车时介质压力较低,由不太大的弹簧力即可对摩擦面构成初始的密封,此时因端面比压较小,容易形成力即可对摩擦面构成初始的密封,此时因端面比压较小,容易形成液膜。内装式端面比压随介质压力增在而增大,因而增加了密封的液膜。内装式端面比压随介质压力增在而增大,因而增加了密封的可靠性。可靠性。一般情况下内装式(内流式)的介质泄漏方向与离心力方向相反,泄漏情况较外装一般情况下内装式(内流式)的介质泄漏方向与离心力方向相反,泄漏情况较外装式好。所以在介质无腐蚀以及不影响弹簧机能时,应尽可能采用内装式
21、(内流式)式好。所以在介质无腐蚀以及不影响弹簧机能时,应尽可能采用内装式(内流式)结构。结构。现在学习的是第14页,共52页15按弹簧的运转状态分为旋转式与静止式。按弹簧的运转状态分为旋转式与静止式。旋转式:即是弹簧装置及轴的结构简单,径向尺寸较小。旋转式:即是弹簧装置及轴的结构简单,径向尺寸较小。高转速情高转速情况下,弹簧及其它转动零件产生的离心力很大,动平衡要求高,有况下,弹簧及其它转动零件产生的离心力很大,动平衡要求高,有的介质经强烈搅拌后易结晶,对于这种情况宜采用静止式较适宜。的介质经强烈搅拌后易结晶,对于这种情况宜采用静止式较适宜。3、旋转式与静止式旋转式与静止式旋转式与静止式旋转式
22、与静止式现在学习的是第15页,共52页16主要按介质作用在端面的载荷程度分。主要按介质作用在端面的载荷程度分。4、平衡型和非平衡型、平衡型和非平衡型当不计摩擦副间反压力及密封圈摩擦力时,作用在端面上的比当不计摩擦副间反压力及密封圈摩擦力时,作用在端面上的比压为:压为:式中:式中:式中:式中:PcPc端面比压,是指作用于密封面环带的单位面端面比压,是指作用于密封面环带的单位面端面比压,是指作用于密封面环带的单位面端面比压,是指作用于密封面环带的单位面积上净剩的闭合力,它主要取决于密封结构型式和介质积上净剩的闭合力,它主要取决于密封结构型式和介质积上净剩的闭合力,它主要取决于密封结构型式和介质积上
23、净剩的闭合力,它主要取决于密封结构型式和介质压力。压力。压力。压力。P P介质压力介质压力介质压力介质压力P Pn n弹簧比压(弹簧施加到密封环带单位面积上的压紧弹簧比压(弹簧施加到密封环带单位面积上的压紧弹簧比压(弹簧施加到密封环带单位面积上的压紧弹簧比压(弹簧施加到密封环带单位面积上的压紧力)力)力)力)现在学习的是第16页,共52页17其中:其中:其中:其中:AeAe流体介质作用的有效载荷面积流体介质作用的有效载荷面积流体介质作用的有效载荷面积流体介质作用的有效载荷面积A A接触面积(密封环带面积)接触面积(密封环带面积)接触面积(密封环带面积)接触面积(密封环带面积)KK载荷系数,动环
24、的轴向受压面积与端面接触面积之比。载荷系数,动环的轴向受压面积与端面接触面积之比。载荷系数,动环的轴向受压面积与端面接触面积之比。载荷系数,动环的轴向受压面积与端面接触面积之比。d1d1、d2d2密封环带内、外径密封环带内、外径密封环带内、外径密封环带内、外径dbdb平衡直径(介质压力在补偿环辅助密封处的有效作用平衡直径(介质压力在补偿环辅助密封处的有效作用平衡直径(介质压力在补偿环辅助密封处的有效作用平衡直径(介质压力在补偿环辅助密封处的有效作用直径)直径)直径)直径)减小动环的轴向受压面积,可将流体压力施加在摩擦副端面上的载减小动环的轴向受压面积,可将流体压力施加在摩擦副端面上的载减小动环
25、的轴向受压面积,可将流体压力施加在摩擦副端面上的载减小动环的轴向受压面积,可将流体压力施加在摩擦副端面上的载荷部分甚至全部卸除。这一方法称为卸荷。荷部分甚至全部卸除。这一方法称为卸荷。荷部分甚至全部卸除。这一方法称为卸荷。荷部分甚至全部卸除。这一方法称为卸荷。因此因此因此因此KK表示的是介质产生的比压加到摩擦副上的载荷程度。表示的是介质产生的比压加到摩擦副上的载荷程度。表示的是介质产生的比压加到摩擦副上的载荷程度。表示的是介质产生的比压加到摩擦副上的载荷程度。根据根据根据根据d1d1、d2 d2 和和和和dbdb的不同,的不同,的不同,的不同,KK有不同的值。(图有不同的值。(图有不同的值。(
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