文档介绍：Products and Structures 工程机械第 41卷 2010 年 6 月
产
品
· 润滑油类机械密封设计
结
构
周凯 1,杜长征 2
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摘要:在大多数工况下,通用型机械密封均可取得较好的密封效果,但对一些特殊介
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质,如润滑油类介质,通用型机械密封的密封效果并不好从密封设计角度分析,造成密封效果
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不好的原因主要是由于在热变形和压力变形共同作用下,密封端面环向角变形,热转角产生不!
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规则变化。通过控制机械密封摩擦副几何形状和选择摩擦副材料的组合控制热转角,可取得较!
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好的密封效果密封是经过分析优化设计出的专用于润滑油类介质的机械密封
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关键词:变形;端面;端面锥度;热转角;机械密封
在大多数工况下,通用型机械密封均可取得较较高的平直度,也可实现密封;在运转状态,设计过
好的密封效果,但对一些特殊介质,如润滑油类介程中必须控制压力引起的端面锥度紧密地和热量
质,通用型机械密封的密封效果并不好,经常出现引起的端面锥度相匹配,为获得最佳性能而维持近
泄露量大、冒烟、炸环等现象,给用户造成一定损似平行的流体膜。由于密封要适应不同的工况,最
失。发生此类现象的原因较多,包括密封工作环境佳方案是在比较宽的工况范围内,通过控制摩擦副
恶劣、安装操作方法不当、密封选型不当以及密封几何形状和选择摩擦副材料的组合来控制热转角,
设计原因等,本文仅从密封设计角度来探讨如何解把密封流体膜设计成自动平行的形状。热转角主要
决此类问题。由力变形和热变形造成,并且这两种变形的方向是
不相同的。无论力变形和热变形均会破坏端面摩擦
1 润滑油类介质特点
副密封端面的平面度和平行性,产生各种流体动、
(1) 黏度大润滑油类介质低温或常温下黏滞静压效应,导致密封端面承载能力过大而被打开,
系数非常大,甚至会出现凝固现象;高温时,密封端或承载能力过小而严重磨损,产生泄露。因此,应尽
面液膜较薄,很容易在运转时被破坏。可能保持密封端面平行或热转角较小。
( ) 热传导性差热传导系数小,密封端面摩
2 解决途径
擦产生的热量不能被快速地散发和传导出去,造成 3
热量聚集在密封端面附近,大量的热量会破坏密封调整摩擦面载荷比,减小摩擦功率
端面热转角,导致密封失效,产生泄露。摩擦面载荷比应在平衡考虑保持端面闭合和
减少摩擦热两方面因素之后选取合适的范围值,以
2 设计分析
减小摩擦功率。这里的载荷包括流体和弹簧作用的
机械密封的性能在很大程度上取决于密封端载荷,流体作用的载荷是一个不确定值,而弹簧作
面流体膜的几何形状,平行的流体膜形状可以达到用的载荷可以确定。
最佳的密封效果。因此,应将流体膜设计为最优状调整密封面宽度
态。这就需要引入端面锥度和热转角的概念。端面摩擦产生的摩擦热与密封端面宽度成正比,密
锥度是指密封的两