機(jī)械密封技術(shù)教學(xué)課件公開課一等獎(jiǎng)?wù)n件省賽課獲獎(jiǎng)?wù)n件

機(jī)械密封2023/10/101第1頁目錄一、機(jī)械密封原理二、機(jī)械密封基本零件三、機(jī)械密封計(jì)算四、機(jī)械密封用材料五、機(jī)械密封輔助系統(tǒng)六、機(jī)械密封性能影響原因七、石化行業(yè)典型泵密封八、機(jī)械密封安裝和使用九、機(jī)械密封故障分析十、補(bǔ)充內(nèi)容2023/10/102第2頁（一）定義與組成（三）密封機(jī)理（四）輔助設(shè)施（五）機(jī)械密封種類（六）旋轉(zhuǎn)式和靜止式機(jī)械密封（七）內(nèi)裝式和外裝式機(jī)械密封（八）內(nèi)流式和外流式機(jī)械密封（九）多彈簧和單彈簧機(jī)械密封（十）平衡型和非平衡型機(jī)械密封

一、機(jī)械密封原理2023/10/103第3頁（十一）賠償機(jī)構(gòu)形式（十二）雙端面機(jī)械密封（十三）串聯(lián)式機(jī)械密封（十四）波紋管機(jī)械密封（十五）集裝式機(jī)械密封2023/10/104第4頁（一）對摩擦副密封環(huán)要求（二）摩擦副匹配要考慮原因（三）密封端面寬度（四）密封環(huán)主要技術(shù)要求（五）摩擦副端面平面度檢測（六）密封端面粗糙度要求（七）動(dòng)環(huán)（旋轉(zhuǎn)環(huán)）（八）靜環(huán)（不旋轉(zhuǎn)）（九）密封環(huán)種類（十）整體式密封環(huán)二、機(jī)械密封基本零件2023/10/105第5頁（十一）組合式（十二）熱裝式密封環(huán)（十三）熱裝式密封環(huán)過盈值選擇（十四）輔助密封圈（十五）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)作用（十六）靜環(huán)防轉(zhuǎn)方式（十七）機(jī)械密封彈性元件（十八）波紋管種類（十九）焊接金屬波紋管密封2023/10/106第6頁（一）賠償環(huán)受力情況（二）密封端面中液膜反力分布情況（三）液膜反力計(jì)算（四）易汽化介質(zhì)中密封端面間液膜壓力分布（五）膜壓系數(shù)影響原因（六）彈簧比壓計(jì)算（七）載荷系數(shù)K（八）端面比壓（九）波紋管有效作用直徑de（十）PV值三、機(jī)械密封計(jì)算2023/10/107第7頁（一）摩擦副材料要求（二）制造摩擦副常用材料（三）碳石墨（四）硬質(zhì)合金WC（五）SiC陶瓷（六）Al2O3陶瓷及其他陶瓷介紹（七）表面堆焊硬質(zhì)合金（八）作摩擦副金屬材料（九）填充聚四氟乙烯（十）輔助密封圈材料要求四、機(jī)械密封用材料2023/10/108第8頁（十一）合成橡膠（十二）柔性石墨（也稱膨脹石墨）（十三）彈性元件材料（十四）機(jī)械密封中基體材料2023/10/109第9頁（一）為何機(jī)械密封要采取輔助系統(tǒng)（二）什么是輔助系統(tǒng)（三）自沖洗形式（四）循環(huán)沖洗（五）注入式?jīng)_洗（六）沖洗液進(jìn)入密封腔方式（七）沖洗量確實(shí)定（八）沖洗量控制（九）沖洗壓力確實(shí)定（十）密封腔中壓力確定五、機(jī)械密封輔助系統(tǒng)2023/10/1010第10頁（十一）對沖洗流體要求（十二）熱油泵沖洗液選擇（十三）烷基化裝置中濃硫酸沖洗液選擇（十四）輕烴、輕油泵密封沖洗液選擇

（十五）機(jī)械密封冷卻方式

（十六）輔助設(shè)施在何種工況下必須選用2023/10/1011第11頁（一）密封性影響原因（二）機(jī)械密封端面摩擦狀態(tài)（三）載荷系數(shù)對密封性能影響（四）彈簧比壓對密封性能影響（五）端面粗糙度對密封性能影響（六）端面間縫隙形狀對密封性能影響（七）產(chǎn)生端面不平行原因（八）密封端面機(jī)械變形（九）密封端面熱變形（十）影響機(jī)械密封性能其他原因六、機(jī)械密封性能影響原因2023/10/1012第12頁（一）石化行業(yè)高溫泵（熱油泵）密封分析（二）輕烴泵密封分析（三）低溫泵密封分析（四）高速機(jī)械密封七、石化行業(yè)典型泵密封2023/10/1013第13頁（一）安裝機(jī)封泵技術(shù)要求（二）安裝密封前要理解泵及介質(zhì)情況（三）機(jī)械密封安裝（四）泵抽空和汽蝕八、機(jī)械密封安裝和使用2023/10/1014第14頁（一）摩擦痕跡大于端面寬度（二）摩擦痕跡不大于端面寬度（三）硬環(huán)上無摩擦痕跡（四）石墨端面出現(xiàn)均勻環(huán)狀溝紋（五）石墨端面中間產(chǎn)生環(huán)狀深溝（六）石墨內(nèi)緣磨損（七）石墨環(huán)臺(tái)階過早全磨掉（八）石墨環(huán)外緣出現(xiàn)缺口（九）石墨環(huán)斷裂（十）石墨環(huán)出現(xiàn)蝕坑九、機(jī)械密封故障分析2023/10/1015第15頁（十一）硬質(zhì)合金表面灼傷和裂紋（十二）其他故障介紹（十三）泵抽空密封失效現(xiàn)象（十四）密封腔中汽蝕，密封失效現(xiàn)象（十五）密封端面汽化失效現(xiàn)象（十六）泵振動(dòng)過大失效現(xiàn)象（十七）沒有沖洗故障現(xiàn)象（十八）動(dòng)環(huán)選材注意事項(xiàng)2023/10/1016第16頁（一）機(jī)械密封標(biāo)準(zhǔn)介紹（二）機(jī)械密封輔助系統(tǒng)（三）機(jī)械密封安裝（四）磁力密封介紹（五）高壓機(jī)械密封研制十、補(bǔ)充內(nèi)容2023/10/1017第17頁一、機(jī)械密封原理（一）定義與組成（圖1-1）組成:1.密封端面：動(dòng)環(huán)、靜環(huán)─摩擦副2.緩沖賠償機(jī)構(gòu)：由彈性元件(圓柱彈簧、圓錐彈簧、波片彈簧、波紋管等)組成?！官N合;3.輔助密封圈：包括動(dòng)環(huán)密封圈、靜環(huán)密封圈等，有多種形式：如O型圈、V型圈、楔形圈等2023/10/1018第18頁

機(jī)械密封是一種用于旋轉(zhuǎn)流體機(jī)械軸封裝置。（用于離心泵、離心機(jī)、反應(yīng)釜、壓縮機(jī)等設(shè)備，軸和設(shè)備腔體間存在一種圓周間隙，設(shè)備介質(zhì)從中泄漏，因此必須設(shè)一道阻漏裝置。因機(jī)械密封具有泄漏少、壽命長等長處，成為了主要軸密封方式，又叫端面密封。）

在國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中定義：由最少一對垂直于旋轉(zhuǎn)軸線端面組成,在流體壓力及賠償機(jī)構(gòu)彈力(或磁力)共同作用下，以及輔助密封圈配合下，該對端面保持貼合并相對滑動(dòng)，而組成避免流體泄漏裝置。

2023/10/1019第19頁3、原理通過一系列零件將徑向密封轉(zhuǎn)化為軸向密封，在彈簧和介質(zhì)壓力共同作用下，對由于設(shè)備運(yùn)行所造成軸向磨損能夠及時(shí)賠償，使軸向密封面始終保持貼合。由于機(jī)械密封（軸向密封）在運(yùn)行中能夠?qū)S向磨損進(jìn)行賠償，而填料密封（徑向密封）不能對徑向磨損進(jìn)行賠償，故機(jī)械密封比填料密封壽命長。2、傳動(dòng)關(guān)系軸或軸套───緊固螺釘5──彈簧座4──彈簧3─賠償環(huán)1壓蓋──防轉(zhuǎn)銷8─非賠償環(huán)6（三）密封機(jī)理1、4個(gè)密封點(diǎn)（亦稱4個(gè)泄漏點(diǎn)，如圖1-1）泄漏點(diǎn)1—摩擦端面泄漏點(diǎn)，依靠彈力和介質(zhì)壓力保持貼和（動(dòng)密封點(diǎn),兩個(gè)摩擦副之間有相對轉(zhuǎn)動(dòng)）泄漏點(diǎn)2—賠償環(huán)密封圈，靜密封點(diǎn)，密封圈與軸或軸套之間有微動(dòng);泄漏點(diǎn)3—非賠償環(huán)密封圈，靜密封點(diǎn)，密封圈與相配合件之間相對靜止;泄漏點(diǎn)4—壓蓋與腔體間密封圈，靜密封點(diǎn)，密封圈與相配合件之間相對靜止.2023/10/1020第20頁通過沖洗、冷卻、過濾、分離等方式進(jìn)行冷卻和潤滑，從而改善密封工作環(huán)境，減少密封泄漏量，延長使用壽命。應(yīng)當(dāng)把它看作機(jī)械密封組成部分。

（四）輔助設(shè)施2023/10/1021第21頁1、

按使用條件分類（1）高速密封（ZBJ22-001-88：線速度25～100m/s）和一般密封（2）高壓和低壓密封（3）高溫、常溫和低溫密封（4）泵用、釜用和壓縮機(jī)用密封（5）耐腐蝕、抗顆粒機(jī)械密封2、

一般按構(gòu)造分類多彈簧、單彈簧密封旋轉(zhuǎn)式、靜止式密封外裝式、內(nèi)裝式密封外流式、內(nèi)流式密封（五）機(jī)械密封種類2023/10/1022第22頁（六）旋轉(zhuǎn)式和靜止式機(jī)械密封（圖1-2）

（1）旋轉(zhuǎn)式：賠償機(jī)構(gòu)（彈性元件）隨軸旋轉(zhuǎn)。)（由于安裝方便，一般密封大多采取，但易產(chǎn)生不平衡，不能用于高速,且消耗攪拌功率（2）靜止式：賠償機(jī)構(gòu)（彈性元件）不隨軸旋轉(zhuǎn)。（用于高速）

2023/10/1023第23頁（七）內(nèi)裝式和外裝式機(jī)械密封（圖1-3）（1）

內(nèi)裝式：靜環(huán)裝在壓蓋內(nèi)側(cè)，靜環(huán)端面面向工作腔。（用于溫度、壓力較高，腐蝕性不強(qiáng)場所）（2）外裝式：靜環(huán)裝在壓蓋外側(cè)，靜環(huán)端面背向工作腔。（用于低壓、腐蝕性強(qiáng)場所）

2023/10/1024第24頁（一般和內(nèi)裝式、外裝式一致）

（1）內(nèi)流式：泄漏方向朝向軸心。（一般密封都采取這種構(gòu)造）（2）外流式：泄漏方向朝向離心力方向。（泄漏量大，只有在壓力、溫度都不高腐蝕性介質(zhì)中用）

（八）內(nèi)流式和外流式機(jī)械密封（九）多彈簧和單彈簧機(jī)械密封（1）多彈簧：（又叫小彈簧，軸向尺寸小，軸向彈力均勻）宜用于高速，不宜用于腐蝕性介質(zhì)。（2）單彈簧：（又叫大彈簧，軸向尺寸大，軸向彈力不均勻）不宜用于高轉(zhuǎn)速場所。

2023/10/1025第25頁（1）平衡型：載荷系數(shù)K＜1.0（用于高壓場所）（2）非平衡型：載荷系數(shù)K≥1.0（用于一般壓力場所）

（十）平衡型和非平衡型機(jī)械密封

（十一）賠償機(jī)構(gòu)形式（1）磁力：系統(tǒng)壓力較低時(shí)用（2）波片彈簧、錐形彈簧、螺旋圓柱大彈簧、小彈簧

（3）橡膠波紋管、聚四氟乙烯波紋管、金屬波紋管

2023/10/1026第26頁兩套密封面向面或背對背安裝在一起。

用于工作介質(zhì)有毒、易燃、易爆、易揮發(fā)、易結(jié)晶、高溫、低溫，或氣體、高真空度等場所。

兩套密封之間形成一種密封腔，在密封腔中引入封液：堵封、潤滑、冷卻，選潔凈、潤滑性好封液介質(zhì)。

（十二）雙端面機(jī)械密封（圖1-4）2023/10/1027第27頁兩套密封沿同一方向布置，密封腔壓力逐層減少,用于高壓場所。

（十三）串聯(lián)式機(jī)械密封（圖1-5）2023/10/1028第28頁去掉了賠償環(huán)密封圈及其摩擦阻力，賠償環(huán)密封圈改至彈簧座處, 賠償環(huán)追隨性提升.避免了賠償環(huán)密封圈因軸串、振動(dòng)所產(chǎn)生磨損。金屬波紋管用于高溫介質(zhì)聚四氟乙烯波紋管用于腐蝕性介質(zhì)。（十四）波紋管機(jī)械密封2023/10/1029第29頁將機(jī)械密封、軸套、壓蓋組合成一種整體。安裝時(shí)只需固定壓蓋、軸套，取下定位擋塊即可。安裝方便，排除了安裝不良影響。（十五）集裝式機(jī)械密封（圖1-6）2023/10/1030第30頁二、機(jī)械密封基本零件（一）對摩擦副密封環(huán)要求摩擦副密封環(huán)是機(jī)械密封主要元件，它在很大程度上決定了機(jī)械密封性能和壽命。因此，對它有某些基本要求。

（1）足夠強(qiáng)度和剛度確保在工作條件（如壓力，溫度，滑動(dòng)速度等）下不損壞，變形小，工作條件波動(dòng)時(shí)影響小。（2）端面有足夠硬度、耐腐蝕性能確保使用壽命。（3）耐熱沖擊力

高導(dǎo)熱系數(shù)，低線膨脹系數(shù)。（4）較小摩擦系數(shù)，良好自潤滑性，材料與介質(zhì)有較好浸潤性短時(shí)間干摩擦，不損傷端面。（5）易加工，材料成本低2023/10/1031第31頁（1）一般選擇一軟一硬材料配對，軟環(huán)作窄環(huán)，如 YG6/M106K，只有介質(zhì)含固體顆粒、易結(jié)晶、粘度高 時(shí)才選用硬對硬。（2）盡可能采取內(nèi)裝、內(nèi)流式構(gòu)造，避免機(jī)械雜質(zhì)進(jìn)入密封 端面，減少泄漏量。（3）選導(dǎo)熱性良好材料作動(dòng)環(huán)。以利散熱，減少端面溫度。（4）環(huán)壁厚不可太薄，以確保整體強(qiáng)度、剛度，也利散 熱（導(dǎo)熱欠佳材料，可薄某些）。（5）動(dòng)環(huán)和軸（軸套）間隙A11（0·4~0·6）以利賠償靜環(huán)和軸（軸套）間隙1~3mm以免摩擦（二）摩擦副匹配要考慮原因2023/10/1032第32頁（1）主要決定窄環(huán)（軟環(huán)）寬度，寬環(huán)外徑—窄環(huán)外徑≥0.5，寬環(huán)內(nèi)徑≤窄環(huán)內(nèi)徑－0.5；（2）泄漏量與摩擦副端面寬度關(guān)系不大（3）窄端面摩擦熱少，溫度梯度小，熱變形小，磨損均勻；（4）從受力角度出發(fā)，窄端面整體強(qiáng)度和剛度差，易損壞或變形。因此應(yīng)綜合考慮。對于一般密封，端面寬度推薦值如下：（三）

密封端面寬度2023/10/1033第33頁寬系列用于組對性能好（如YG6/M106K、SiC/M106K）、工況條件好場所窄系列用于組對性能欠佳（如YG6/YG6、YG6/青銅）、飽和蒸氣壓高、易揮發(fā)、顆粒介質(zhì)，高速機(jī)械密封，（對于輕烴介質(zhì)，在強(qiáng)度夠情況下，取窄系列）。軸

徑≤16≤35≤55≤70≤100≤120寬系列2.53.04.05.06.07.0中系列2.02.53.04.05.05.0窄系列1.52.02.02.53.03.02023/10/1034第34頁（１）平面度0.0009，硬質(zhì)Ｒａ≤0.2，軟質(zhì)Ｒａ≤0.4，表面不應(yīng)有裂紋、劃傷、氣孔、疏松等缺陷。（２）密封環(huán)端面與安裝輔助密封圈處平行度、垂直度按ＧＢ１１８４－８０７級精度要求。（３）安裝輔助密封圈處粗糙度：Ｒａ≤3.2，徑向尺寸公差Ｈ８或ｈ８。上述要求是對一般機(jī)械密封而言，對轉(zhuǎn)速較低釜用機(jī)械密封可合適放寬標(biāo)準(zhǔn)，對高速機(jī)封要求更高。

（四）密封環(huán)主要技術(shù)要求2023/10/1035第35頁平面度0.0009，一般量具無法檢測，一般利用光波干涉效應(yīng)來檢測。（1）光波干涉效應(yīng)

根據(jù)波動(dòng)學(xué)原理，兩波產(chǎn)生干涉條件是：（a）兩波在相遇點(diǎn)振向一致；（b）兩波具有相同頻率；（c）兩波在相遇點(diǎn)有固定周相差

。（兩個(gè)同樣鈉光燈不行，只有用同一光源發(fā)出光設(shè)法提成兩束，才滿足相干條件）（五）摩擦副端面平面度檢測2023/10/1036第36頁滿足相干條件兩束光疊加效果是：在波程差為波長整數(shù)倍地方，光強(qiáng)度加強(qiáng)；在波程差為半個(gè)波長奇數(shù)倍地方，光強(qiáng)度減至零（變暗）。這就是光干涉原理。

2023/10/1037第37頁（2）平面度檢測原理設(shè)入射角i=0，e為氣膜厚度（即是被檢測面上點(diǎn)到平晶距離），λ為光波波長，δ為光波程差，那么δ=2e＋λ/2當(dāng)δ=kλ時(shí)，被檢測面上點(diǎn)變暗；δ=(2k＋1)λ/2，被檢測面上點(diǎn)變亮

；（其中k=0,1,2,3,4,…，k為整數(shù)）由以上公式能夠得出下面結(jié)論：

（?。┫噜弮蓷l光帶所對應(yīng)兩點(diǎn)氣膜厚度差（高度差）為λ/2，（對于鈉光燈λ=0.589μm，λ/2≈0.3μm）2023/10/1038第38頁（ⅱ）相鄰兩條光帶寬b=λ/2Sinθ，（θ為空氣膜傾斜角）（ⅲ）當(dāng)e=0時(shí)，δ=λ/2（半波損失），出現(xiàn)暗條紋；（1）合格光帶舉例2023/10/1039第39頁（2）平面度檢測器（圖2-3）平晶：由派利克斯玻璃、熔凝水晶或折射系數(shù)為1.516光學(xué)玻璃制造。表面平面度0.1μm(2級)，0.03μm(1級)。光源:鈉光燈(λ=0.589μm)2023/10/1040第40頁密封端面承載能力與表面粗糙度有很大關(guān)系，大約有如下關(guān)系：

（六）密封端面粗糙度要求粗糙度3.20.80.40.2承載面積（%）4124095端面比壓增加（倍）247.31.50.05

由此能夠看出，密封端面粗糙度應(yīng)在0.2以上，不然，端面比壓比理論值高多，成果是高點(diǎn)接觸，局部壓力很高；由于摩擦副硬度、剛度差異，局部高點(diǎn)發(fā)熱甚至產(chǎn)生裂紋。石墨環(huán)表面磨出細(xì)微環(huán)狀溝紋。泵振動(dòng)和動(dòng)、靜環(huán)不一樣心會(huì)加劇這種磨損。被磨掉顆粒存在于端面中，形成磨粒磨損，磨損加劇，有時(shí)在泄漏介質(zhì)中能夠看到石墨黑漿。

2023/10/1041第41頁非賠償動(dòng)環(huán)（只旋轉(zhuǎn)，不能賠償，其后無彈性元件。)賠償動(dòng)環(huán)（既旋轉(zhuǎn)，又作軸向賠償，其后有彈性元件。)（?。┹o助密封圈受軸向力，軸向、徑向都起密封作用，這種密封方式較為可靠。（ⅱ）輔助密封圈只受徑向力，易產(chǎn)生老化、冷流變形，從而造成密封失效。（ⅲ）波紋管：無作軸向賠償輔助密封圈，因此，浮動(dòng)性好，密封圈不易失效。

（七）動(dòng)環(huán)（旋轉(zhuǎn)環(huán)）

2023/10/1042第42頁非賠償靜環(huán)（不旋轉(zhuǎn)不賠償）：主要有三種安裝方式：浮裝式、托裝式、夾固式。賠償靜環(huán)（不旋轉(zhuǎn)只賠償）：其輔助密封圈情況和補(bǔ)償動(dòng)環(huán)基本一致。

（八）靜環(huán)(不旋轉(zhuǎn))2023/10/1043第43頁整體式（用同一種材料制造）、組合式（如鑲嵌）、表面堆焊、表面噴涂

（九）密封環(huán)種類2023/10/1044第44頁（十）整體式密封環(huán)各個(gè)部位性能均勻一致，最常用有：石墨、SiC、鈷基硬質(zhì)合金、鎳基硬質(zhì)合金、NiCr基硬質(zhì)合金、陶瓷等。2023/10/1045第45頁整體環(huán)價(jià)格高，加工困難，因此出現(xiàn)組合式密封環(huán)。組合式包括：（?。嵫b式（ⅱ）帶密封圈式（無組合應(yīng)力、無應(yīng)力變形；開槽、打孔麻煩，多一泄漏點(diǎn)）

（十一）組合式2023/10/1046第46頁長處：構(gòu)造簡單，性能優(yōu)秀，價(jià)格較低，利用較多。缺陷：（ⅰ）因過盈接觸不均勻，而產(chǎn)生機(jī)械變形。（ⅱ）兩種材料線膨脹系數(shù)不一致，當(dāng)溫度變化時(shí)，過盈量變化，會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力變形。

（十二）熱裝式密封環(huán)2023/10/1047第47頁Δδ=δ－Dp（α1－α2）ΔT式中Δδ：工作溫度時(shí)過盈量δ：常溫過盈量

Dp：鑲嵌直徑

α1：座線脹系數(shù)α2：環(huán)線脹系數(shù)ΔT=工作溫度－常溫（20。C）（YG6：4.5×10－61/。C1Cr18Ni9Ti：16.6×10－61/。C3Cr13：11.5×10－61/。C）（1）在滿足傳遞扭矩情況下，取最小過盈值；（十三）熱裝式密封環(huán)過盈值選擇2023/10/1048第48頁（2）由上式，當(dāng)使用溫度為300°C時(shí)，對

YG6/1Cr18Ni9Ti，過盈量為：δ=Dp（16.6－4.5）×10－6×（300－20）=3.4×10－3Dp

（方便記憶）（3）長期放置鑲嵌環(huán)，使用前要檢查平面度；（4）對大直徑、高轉(zhuǎn)速(環(huán)座產(chǎn)生離心力)、彈性模量小材質(zhì)(4J42、鈦合金)，過盈量可對應(yīng)大某些。（5）高溫200°C以上少用熱裝式構(gòu)造，不然要核實(shí)過盈量。

2023/10/1049第49頁（1）材料要求（?。┰诠ぷ鳒囟认履徒橘|(zhì)腐蝕（ⅱ）足夠彈性（ⅲ）有一定強(qiáng)度(柔性石墨因強(qiáng)度差，使用場所受到限制)（ⅳ）耐磨（ⅴ）易加工、價(jià)格低（2）種類（?。┌床牧戏郑汉铣上鹉z、聚四氟乙烯、柔性石墨等；（ⅱ）按截面形狀分：圓形、矩形、V形、楔形、包四氟形等；

（十四）輔助密封圈2023/10/1050第50頁把軸或軸套運(yùn)動(dòng)方式(旋轉(zhuǎn))傳遞給動(dòng)環(huán)，一般是通過鍵、緊定螺釘、傳動(dòng)螺釘、銷、R槽、撥叉、彈簧、波紋管等組合來傳遞運(yùn)動(dòng)。（1）緊定螺釘（頂絲）傳動(dòng)：在軸表面劃凹坑，不然易打滑失效，尤其當(dāng)直徑較大和溫度較高時(shí)。（2）鍵＋臺(tái)階傳動(dòng)（3）撥叉?zhèn)鲃?dòng)（一邊開槽一邊伸爪）（4）并圈彈簧傳動(dòng)（彈簧旋向必須和軸旋向一致）（十五）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)作用2023/10/1051第51頁（5）銷釘傳動(dòng)（6）凸耳傳動(dòng)（7）勾圈彈簧傳動(dòng)（8）波紋管傳動(dòng)（9）螺帽固定2023/10/1052第52頁（1）浮裝式（能夠在軸向、徑向設(shè)計(jì)防轉(zhuǎn)銷）（2）托裝式(一般小扭矩可不用銷，要注意端面垂直度)（3）夾固式(浮動(dòng)性差，注意端面垂直度)（4）防抽空(前加卡環(huán))（十六）靜環(huán)防轉(zhuǎn)方式

2023/10/1053第53頁螺旋壓縮彈簧錐形彈簧：軸向尺寸較小碟形彈簧：軸向尺寸小波片彈簧：軸向尺寸小并圈彈簧、帶勾彈簧：雙功能(彈力、傳動(dòng))波紋管：三功能(彈力、傳動(dòng)、密封)（十七）機(jī)械密封彈性元件2023/10/1054第54頁橡膠波紋管：用于中性介質(zhì)：水、油，壓力、溫度都不高場所；聚四氟乙烯波紋管：用于腐蝕性介質(zhì)，酸、堿；金屬波紋管：用于高溫、高速(追隨性好)。

(十八)波紋管種類2023/10/1055第55頁（1）

制造

采取厚度為0.1-0.2mm沉淀硬化不銹鋼薄帶(AM350、0Cr17Ni17Ti、0Cr15Ni17Mo2Al、INCONEL-X-750及Ti合金、HasterlloyC-276等)沖壓成截面為S形片狀環(huán)形件，再焊接成型(用微束等離子焊)。沉淀硬化不銹鋼焊接后須經(jīng)熱時(shí)效處理，將奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，并使馬氏體中析出金屬化合物，沉淀出硬化相，從而取得高強(qiáng)度、較高塑性及屈強(qiáng)比（σS/σD＞0.8~0.9）。例：AM350熱失效：真空爐850°C進(jìn)行淬火處理，再進(jìn)行－80°C低溫處理(制冷劑F12)，以達(dá)成增加彈性、穩(wěn)定尺寸目標(biāo)。（十九）焊接金屬波紋管密封2023/10/1056第56頁（2）特點(diǎn)焊接金屬波紋管密封不用會(huì)產(chǎn)生較小滑移輔助密封圈，使用溫度范圍廣：－200~600°C。高速下對軸振動(dòng)、振擺適應(yīng)性強(qiáng)，追隨性好。

（3）彈率(剛度N/mm)k=πEt3（d1＋d2）/2nB3·d2/d1

E：工作溫度下彈性模量（N/mm2）：

AM350：1.75×10－6(315.6°C)、INCONEL：2.14×10－6(26.7°C)、1.59×10－6(649°C)、17-7PH：2.0×10－6(21.1°C)、Ti：1.31×10－6(－196°C)、1.14×10－6(23.9°C)、 0.70×106(538°C)。

2023/10/1057第57頁t：波片厚度mmn：波數(shù)d1/d2：管子內(nèi)外徑mmB：波紋管片寬（d2－d1）/2公式中未考慮波片斷面形狀，具有一定誤差，實(shí)際生產(chǎn)中用彈簧測力計(jì)測彈率(剛度)。

2023/10/1058第58頁三、機(jī)械密封計(jì)算

（一）賠償環(huán)受力情況

要進(jìn)行端面比壓計(jì)算，首先要分析賠償環(huán)受力情況。如圖，賠償環(huán)受到力有：2023/10/1059第59頁（二）密封端面中液膜反力分布情況

在d2處，端面間液膜壓力等于P介。在d1處，端面間液膜壓力近似為零。對于中間分布情況，各點(diǎn)壓力分布與介質(zhì)性質(zhì)有關(guān)，還與端面中相態(tài)和摩擦狀態(tài)有關(guān)。對于丁烷等(粘度小、易汽化介質(zhì))，壓力分布成凸拋物線狀1。對于水等(中等粘度介質(zhì))，壓力分布成直線性2。對于潤滑油等(高粘度介質(zhì))，壓力分布成凹拋物線狀3。

2023/10/1060第60頁

在d2處，端面間液膜壓力等于P介。在d1處，端面間液膜壓力近似為零。對于中間分布情況，人們通過大量試驗(yàn)發(fā)覺，各點(diǎn)壓力分布與介質(zhì)性質(zhì)有關(guān)，還與端面中相態(tài)和摩擦狀態(tài)有關(guān)。對于丁烷等(粘度小、易汽化介質(zhì))，壓力分布成凸拋物線狀1。對于水等(中等粘度介質(zhì))，壓力分布成直線性2。對于潤滑油等(高粘度介質(zhì))，壓力分布成凹拋物線狀3。

2023/10/1061第61頁Fm=λP介

S（液膜比壓Pm=λP介）λ：膜壓系數(shù)≈0.5（中粘度），=0.65～0.75（低粘度），=0.3～0.4（高粘度）。它是一種平均值，表達(dá)液膜壓力占介質(zhì)壓力百分比，并不表達(dá)壓力分布情況。該公式為端面比壓計(jì)算提供了方便。S：端面面積S=π（d22－d12）/4（三）液膜反力計(jì)算

2023/10/1062第62頁易汽化介質(zhì)（如液態(tài)烴等）機(jī)械密封始終是石化行業(yè)中較難處理問題，其原因是膜壓系數(shù)不穩(wěn)定，因其在端面中相態(tài)和摩擦狀態(tài)不穩(wěn)定。因此弄清端面間壓力分布，對于正確計(jì)算液膜反力很有必要。

（四）易汽化介質(zhì)中密封端面間液膜壓力分布2023/10/1063第63頁大家都懂得，對于輕烴類介質(zhì)，端面縫隙中存在氣液兩相。rb為汽化半徑，此處液膜壓力=P飽和（tp），tp處溫度最高。r2～rb區(qū)域，液膜壓力成線性分布，液相rb～r1區(qū)域，液膜壓力成拋物線分布，氣相對于易汽化介質(zhì)膜壓系數(shù)λ，中國石油大學(xué)顧永泉專家提出一種計(jì)算公式：λ=2/3×/P1＋（1/2－1/6×Pf/P1）（r2～rb）/(r2

－r1)式中：Pf：rb處氣化壓力P1：介質(zhì)壓力rb：氣化半徑r2/r1：端面外半徑/內(nèi)半徑計(jì)算值一般在0.70～0.85之間。

2023/10/1064第64頁（1）端面幾何尺寸，由上面公式能夠看出。（2）密封構(gòu)造：前面講都是對內(nèi)流式而言，對外流式，λ還要增大0.2左右，對于中等粘度介質(zhì)λ=0.7（3）摩擦狀態(tài)：邊界摩擦（端面多種高點(diǎn)直接接觸承壓。液膜厚度只有幾個(gè)分子厚，且不連續(xù)，幾乎不承壓，只起潤滑作用，λ=0）、液體摩擦（全液膜，泄漏量大，機(jī)械密封一般不采?。?、混和摩擦（介于以上兩種之間,這是機(jī)械密封端面摩擦主要形式）（4）端面縫隙情況：漸開形，λ減??；漸收形，λ增大（5）其他原因：轉(zhuǎn)速高，對于內(nèi)流式λ減小，對于外流式λ增大。另外端面比壓、密封面溫度、粗糙度等都有一定影響。

（五）膜壓系數(shù)影響原因2023/10/1065第65頁P(yáng)t=F彈/SF彈可計(jì)算得出，但一般有誤差±10%，這是由于制造廠、制造工藝、原材料化學(xué)成份、熱處理工藝等存在差異緣故。一般Pt=0.15~0.2Mpa(內(nèi)裝)，0.3~0.6Mpa(外裝)，反應(yīng)釜中，轉(zhuǎn)速低，軸擺動(dòng)大，取大值。

（六）彈簧比壓計(jì)算2023/10/1066第66頁介質(zhì)壓力對賠償環(huán)有效作用A面積與端面面積S之比：K=A/S（七）載荷系數(shù)KK=（d22－d02）/（d22－d12）d0為介質(zhì)分界圓直徑當(dāng)K≥1時(shí)，機(jī)械密封為非平衡型；當(dāng)K＜1時(shí)，機(jī)械密封為平衡型；平衡系數(shù)β=100（1-K）%載荷比壓：P載=KP介2023/10/1067第67頁 P=Pt+P載－P液膜

=Pt+（K-λ）P介

（內(nèi)裝式） 對于雙端面機(jī)械密封介質(zhì)側(cè)： P液膜=P外＋λ（P內(nèi)－P外）P載=KP內(nèi)＋（1－K）P外因此：P=Pt＋KP內(nèi)＋（1－K）P外－［P外＋λ（P內(nèi)－P外）］ =Pt＋（K－λ）（P內(nèi)－P外） =P