ch2 填料密封改

1、1第二章第二章 填料密封填料密封教學(xué)重點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)： 1）軟填料密封的結(jié)構(gòu)、密封原理、特點(diǎn)；）軟填料密封的結(jié)構(gòu)、密封原理、特點(diǎn)； 2）成型填料密封（）成型填料密封（O型圈與型圈與V型圈）的結(jié)構(gòu)、型圈）的結(jié)構(gòu)、 密封原理、特點(diǎn)；密封原理、特點(diǎn)； 3）油封的結(jié)構(gòu)、密封原理、特點(diǎn)。）油封的結(jié)構(gòu)、密封原理、特點(diǎn)。教學(xué)難點(diǎn)：教學(xué)難點(diǎn)： 各種密封的密封原理。各種密封的密封原理。 2u是在軸與殼體之間用彈塑性材料或具有彈是在軸與殼體之間用彈塑性材料或具有彈性結(jié)構(gòu)的元件堵塞流體泄漏通道的軸封裝置。性結(jié)構(gòu)的元件堵塞流體泄漏通道的軸封裝置。它是一種最古老的密封形式，在我國已有上千年的歷史。它最早是以棉、麻等纖維填

2、塞在泄漏通道內(nèi)阻止液體（或氣體泄漏），主要用于提水機(jī)械的軸封。國外遲至1787年才使用填料密封。由于填料材料來源廣泛，加工容易，價(jià)格便宜，操作簡單，密封較可靠，所以沿用至今。u填料密封按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為：軟填料密填料密封按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為：軟填料密封、成型填料密封、硬填料密封和油封。封、成型填料密封、硬填料密封和油封。填料密封填料密封3一、結(jié)構(gòu)和密封原理一、結(jié)構(gòu)和密封原理1.結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)123456bac1-底 襯 套 2-填 料 箱 體 3-封 液 環(huán)4-填 料 5-壓 蓋 6-壓 蓋 螺 栓412 3 4 56bac1 - 底 襯 套 2 - 填 料 箱 體 3 - 封 液 環(huán)4 - 填 料

3、5 - 壓 蓋 6 - 壓 蓋 螺 栓123456bac1 - 底襯套 2 - 填料箱體 3 - 封液環(huán)4 - 填料 5 - 壓蓋 6 - 壓蓋螺栓512 3 4 56bac1 - 底 襯 套 2 - 填 料 箱 體 3 - 封 液 環(huán)4 - 填 料 5 - 壓 蓋 6 - 壓 蓋 螺 栓123456bac1-底襯套 2-填料箱體 3-封液環(huán)4-填料 5-壓蓋 6-壓蓋螺栓612 3 4 56bac1 - 底 襯 套 2 - 填 料 箱 體 3 - 封 液 環(huán)4 - 填 料 5 - 壓 蓋 6 - 壓 蓋 螺 栓123456bac1-底襯套 2-填料箱體 3-封液環(huán)4-填料 5-壓蓋 6-壓蓋

4、螺栓72.密封原理密封原理bac812 3 4 56bac1 - 底 襯 套 2 - 填 料 箱 體 3 - 封 液 環(huán)4 - 填 料 5 - 壓 蓋 6 - 壓 蓋 螺 栓123456bac1-底襯套 2-填料箱體 3-封液環(huán)4-填料 5-壓蓋 6-壓蓋螺栓912 3 4 56bac1 - 底 襯 套 2 - 填 料 箱 體 3 - 封 液 環(huán)4 - 填 料 5 - 壓 蓋 6 - 壓 蓋 螺 栓123456bac1-底襯套 2-填料箱體 3-封液環(huán)4-填料 5-壓蓋 6-壓蓋螺栓101. 填料箱主要尺寸填料箱主要尺寸二、軟填料密封的設(shè)計(jì)計(jì)算二、軟填料密封的設(shè)計(jì)計(jì)算11軸徑軸徑d200填料截

5、面邊長填料截面邊長b5610131619222512軸桿運(yùn)動(dòng)方式軸桿運(yùn)動(dòng)方式旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)往復(fù)往復(fù)介質(zhì)壓力介質(zhì)壓力p(MPa)0.10.5110填料環(huán)數(shù)填料環(huán)數(shù)Z4557783445566778或更多或更多13Zbl bZl)2(14bdT75. 0bd152.壓緊載荷與壓蓋螺栓壓緊載荷與壓蓋螺栓123456bac1-底 襯 套 2-填 料 箱 體 3-封 液 環(huán)4-填 料 5-壓 蓋 6-壓 蓋 螺 栓YdDF)(422 162.壓緊載荷與壓蓋螺栓壓緊載荷與壓蓋螺栓123456bac1-底 襯 套 2-填 料 箱 體 3-封 液 環(huán)4-填 料 5-壓 蓋 6-壓 蓋 螺 栓pdDF)(4322 ,

6、maxFFF 4 nFdb 173.摩擦功率摩擦功率)(422dDFYb bYfdlKYFbt 填料與軸的摩擦功率損耗填料與軸的摩擦功率損耗VFNt 184.泄漏量泄漏量pldcQr 123)/(3hmrcp sPa 19三、密封填料的選擇三、密封填料的選擇20三、軟填料密封的特點(diǎn)及改進(jìn)三、軟填料密封的特點(diǎn)及改進(jìn)1、受力狀態(tài)、受力狀態(tài)21222、自動(dòng)補(bǔ)償、自動(dòng)補(bǔ)償233、散熱、散熱244、振動(dòng)或擺動(dòng)的影響、振動(dòng)或擺動(dòng)的影響2526一、一、 O形密封圈形密封圈27一、一、 O形密封圈形密封圈1特點(diǎn)特點(diǎn)圖圖2-7 O形橡膠密封圈形橡膠密封圈工作參數(shù)范圍：工作參數(shù)范圍：靜密封：靜密封：100MPa動(dòng)

7、密封：動(dòng)密封：35MPa溫度：溫度：-60200軸徑：軸徑：3m密封線速度：密封線速度：3m/s28292密封原理密封原理303132333435363、O形圈的設(shè)計(jì)要點(diǎn)形圈的設(shè)計(jì)要點(diǎn)37383940ddWdWda 041)21 (00dWdDK424344二二V形密封圈形密封圈45二二V形密封圈形密封圈46二二V形密封圈形密封圈1特點(diǎn)：特點(diǎn)：47482、密封機(jī)理、密封機(jī)理4950513、V形圈的設(shè)計(jì)要點(diǎn)形圈的設(shè)計(jì)要點(diǎn)5253一、油封的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及類型一、油封的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及類型第三節(jié)第三節(jié) 油封油封圖圖2-15油封結(jié)構(gòu)及唇口接觸應(yīng)力示意圖油封結(jié)構(gòu)及唇口接觸應(yīng)力示意圖1-唇口；唇口；2-冠部；冠

8、部； 3-彈簧；彈簧； 4-骨架；骨架；5-底部；底部；6-腰部；腰部；7-付唇付唇54一、油封的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及類型一、油封的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及類型1、結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu) 如圖，如圖，唇口唇口(1)起密封作用；起密封作用；腰腰部部(6)維持必要的彈性，以保證維持必要的彈性，以保證適應(yīng)軸在運(yùn)轉(zhuǎn)中可能產(chǎn)生的偏適應(yīng)軸在運(yùn)轉(zhuǎn)中可能產(chǎn)生的偏心與浮動(dòng)；金屬心與浮動(dòng)；金屬骨架骨架(4)的作用的作用在于增大油封的剛度，防止橡在于增大油封的剛度，防止橡膠塑性變形，并可使之便于裝膠塑性變形，并可使之便于裝配；壓緊配；壓緊彈簧彈簧(3)的作用在于箍的作用在于箍緊唇部，使唇對軸具有適當(dāng)?shù)木o唇部，使唇對軸具有適當(dāng)?shù)膲毫?，以保證良好的密

9、封性能，壓力，以保證良好的密封性能，并可在唇口遭到磨損時(shí)能自動(dòng)并可在唇口遭到磨損時(shí)能自動(dòng)補(bǔ)償。補(bǔ)償。第三節(jié)第三節(jié) 油封油封圖圖2-15油封結(jié)構(gòu)及唇口接觸應(yīng)力示意圖油封結(jié)構(gòu)及唇口接觸應(yīng)力示意圖1-唇口；唇口；2-冠部；冠部； 3-彈簧；彈簧； 4-骨架；骨架；5-底部；底部；6-腰部；腰部；7-付唇付唇552、油封的特點(diǎn)、油封的特點(diǎn) （1 1） 結(jié)構(gòu)簡單，容易制造結(jié)構(gòu)簡單，容易制造（2 2）重量輕，耗材少重量輕，耗材少（4 4）密封性能好密封性能好（3 3）油封的）油封的安裝位置小安裝位置小簡單油封一次便可模壓成型，即使最復(fù)雜的油封，制造工簡單油封一次便可模壓成型，即使最復(fù)雜的油封，制造工藝也并

10、不復(fù)雜，金屬骨架油封也只需經(jīng)過沖壓、膠接、鑲藝也并不復(fù)雜，金屬骨架油封也只需經(jīng)過沖壓、膠接、鑲嵌、模壓等工序，即可將金屬與橡膠組成所要求的油封嵌、模壓等工序，即可將金屬與橡膠組成所要求的油封 。每種油封都是薄壁的金屬件與橡膠件的組合，其材料耗費(fèi)每種油封都是薄壁的金屬件與橡膠件的組合，其材料耗費(fèi)極少，因而每個(gè)油封的重量很輕。極少，因而每個(gè)油封的重量很輕。562.油封的特點(diǎn)油封的特點(diǎn) （5 5）拆卸容易，）拆卸容易，檢修方便檢修方便 （6 6）價(jià)格便宜價(jià)格便宜 缺點(diǎn)：不能承受高壓，只能作軸承潤滑油的缺點(diǎn)：不能承受高壓，只能作軸承潤滑油的密封。密封。使用范圍：使用范圍： 工作壓力：工作壓力：0.3M

11、Pa密封線速度：低速型：密封線速度：低速型：4m/s 高速型：高速型：415m/s工作溫度：工作溫度：60+150（與橡膠種類有關(guān)）（與橡膠種類有關(guān)）適用介質(zhì)：油、水及弱腐蝕性液體適用介質(zhì)：油、水及弱腐蝕性液體壽命：壽命：5002000小時(shí)小時(shí)573、油封的類型、油封的類型 58二、油封的密封原理二、油封的密封原理普遍認(rèn)為是由唇口形成了油膜而達(dá)到密封效果。普遍認(rèn)為是由唇口形成了油膜而達(dá)到密封效果。干摩擦干摩擦流體摩擦流體摩擦邊界摩擦邊界摩擦摩擦系數(shù)大，唇口發(fā)熱摩擦系數(shù)大，唇口發(fā)熱高，磨損嚴(yán)重高，磨損嚴(yán)重油封唇口與軸表面之油封唇口與軸表面之間形成一層穩(wěn)定的油間形成一層穩(wěn)定的油膜，它有極大的抗壓膜

12、，它有極大的抗壓性，可以防止?jié)櫥托裕梢苑乐節(jié)櫥拖蛲饬鲃?dòng)。向外流動(dòng)。油膜超過某一厚度油膜超過某一厚度時(shí)，油就會(huì)泄漏時(shí)，油就會(huì)泄漏唇口與軸之間可出現(xiàn)三種潤滑狀態(tài)唇口與軸之間可出現(xiàn)三種潤滑狀態(tài)59三、影響油封性能的因素三、影響油封性能的因素1、唇口的徑向力、唇口的徑向力Pr 唇口的徑向力由三個(gè)部分組成：唇口的徑向力由三個(gè)部分組成：1）唇口對軸的過盈量產(chǎn)生的徑向力）唇口對軸的過盈量產(chǎn)生的徑向力Pr12）油封腰部彈變產(chǎn)生的徑向力）油封腰部彈變產(chǎn)生的徑向力Pr23）油封彈簧產(chǎn)生的徑向力）油封彈簧產(chǎn)生的徑向力Pr3Pr=Pr1+Pr2+Pr3602、摩擦特性、摩擦特性rfPRM22 由轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量儀測

13、出摩擦扭矩，再由轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量儀測出摩擦扭矩，再計(jì)算摩擦系數(shù)計(jì)算摩擦系數(shù)f,f=0.20.5比較合適。比較合適。3、唇口溫升、唇口溫升 唇口與軸摩擦發(fā)熱造成唇口溫升，唇口與軸摩擦發(fā)熱造成唇口溫升，降低油封壽命，可改選另一種結(jié)構(gòu)形式降低油封壽命，可改選另一種結(jié)構(gòu)形式或改動(dòng)膠料配方。或改動(dòng)膠料配方。614、油封的材質(zhì)、油封的材質(zhì) 丁腈橡膠丁腈橡膠耐油耐油氟橡膠氟橡膠耐腐耐腐硅橡膠硅橡膠耐熱，且低溫下又有良好的抗磨性耐熱，且低溫下又有良好的抗磨性丙烯酸酯橡膠丙烯酸酯橡膠適用用含有硫、磷、氯離子等的特殊介質(zhì)中適用用含有硫、磷、氯離子等的特殊介質(zhì)中5、軸對油封使用性能的影響、軸對油封使用性能的影響 軸的表

14、面粗糙度和偏心度對油封性能影響很大。表軸的表面粗糙度和偏心度對油封性能影響很大。表面粗糙度太高，容易刮傷油封唇口，摩擦力增加，唇面粗糙度太高，容易刮傷油封唇口，摩擦力增加，唇口很快磨損，造成泄漏。粗糙度太低，油容易從密封口很快磨損，造成泄漏。粗糙度太低，油容易從密封接觸面漏掉，使油膜變薄，導(dǎo)致唇部發(fā)熱甚至燒融。接觸面漏掉，使油膜變薄，導(dǎo)致唇部發(fā)熱甚至燒融。626、過盈量、過盈量 由于唇邊內(nèi)徑比軸外徑小，產(chǎn)生過盈量。由于唇邊內(nèi)徑比軸外徑小，產(chǎn)生過盈量。7、軸的圓周速度、軸的圓周速度 在一定的接觸壓力下，相對運(yùn)動(dòng)速度越高，摩在一定的接觸壓力下，相對運(yùn)動(dòng)速度越高，摩擦引起的溫升越大，越容易使橡膠老化

15、和燒傷。擦引起的溫升越大，越容易使橡膠老化和燒傷。過盈量過大，使油油封在軸上經(jīng)受較大的拉伸，過盈量過大，使油油封在軸上經(jīng)受較大的拉伸， 加速橡膠的老化和磨損，縮短使用壽命；加速橡膠的老化和磨損，縮短使用壽命；過盈量過小，則補(bǔ)償偏心的能力較差，容易產(chǎn)生泄漏。過盈量過小，則補(bǔ)償偏心的能力較差，容易產(chǎn)生泄漏。638、工作條件的影響、工作條件的影響 1）溫度）溫度 丁腈橡膠只能在油溫低于丁腈橡膠只能在油溫低于100下工作，否則要選下工作，否則要選擇耐熱較好的如硅橡膠等。因此在機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)設(shè)擇耐熱較好的如硅橡膠等。因此在機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)設(shè)法降低油溫。法降低油溫。2）壓力）壓力 油封對流體壓力影響極為敏感。一般通用型油封耐油封對流體壓力影響極為敏感。一般通用型油封耐壓能力不超過壓能力不超過0.5MPa。3）介質(zhì)）介質(zhì) 如丁腈橡膠在石油基液壓油中有良好的穩(wěn)定性，但如丁腈橡膠在石油基液壓油中有良好的穩(wěn)定性，但在含有極壓添加劑（如硫、