機械密封的設計與計算

1、密封端面間液體壓力分布規律

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

實際上間隙內部液體質點由于繞軸旋轉作用有慣性力，當該力方向與液體流動方向相反時(內流式)其壓力分布呈內凹形式;當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(如液態內烷、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、靜環兩個零件組成的，動環和靜環的材料一般選用一軟一硬;為了使密封端面更有效地工作，相應地做成一窄一寬，軟材料做窄環，硬環材料做寬環，這樣窄環被均勻地磨損而不嵌人到寬環中去。當動環和靜環都選用硬材料時，密封端面都做成窄環，并取相同的端面寬度。端面直徑應盡可能地小，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。在機封標準中用的石墨環、硬質合金環、填充四氟環、青銅環的端面寬度b所取的值見表22一5

表22-5 不同材料窄環的端面寬度b和高度h

寬環比窄環的b值大1～3 mm窄環高度h值主要從材料的強度、剛度以及耐磨損能力確定，一般取2～5 mm。標準中高度h值:石墨環、填充四氟環、青銅環都取3~mm硬質合金環取2 rnm

(2)間隙:如圖22——18所示，靜環內徑Do與軸徑的間隙(Do一d)一般取1~3 mm，標準石墨環、青銅環、填充四氟塑料環軸徑在φ16~φ100時取2mm軸徑在

φ110~φ120~時取2 mm。硬質合金環軸徑在φ16~φ100時取2mm軸徑在φ110~φ120時取3 mm

圖22一18 動靜環尺寸

(3)端面直徑確定了密封面寬度b值和間隙后，就可以根據軸徑d確定端面內徑d1和外徑d2。內徑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。軟環的端面內徑、外徑確定后，硬環的端面內徑較軟環內徑小1~3 mm，外徑大1~3 mm