机械密封的主要参数

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1、机械密封的主要参数核心提示：端面液膜压力为了保证端面间有一层稳定的液膜（半液体润滑或边界润滑膜），就必须控制端面承受的载荷W，而W值究竟多大合适，是与液膜承载能力密切相关的。与平面轴承……端面液膜压力   为了保证端面间有一层稳定的液膜（半液体润滑或边界润滑膜），就必须控制端面承受的载荷W，而W值究竟多大合适，是与液膜承载能力密切相关的。与平面轴承类似，机械密封端面间隙液膜的承载能力，称为端面液膜的压力，它包括了液膜的压力和液膜动压力两部分。液膜静压力   当密封间隙有微量泄漏时，由于密封环内、外径处的压差促使流体流动，而流体通

2、过缝隙受到密封面的节流作用，压力将逐步降低。假设密封端面间隙内流体流动的单位阻力沿半径方向是不变的，则流体沿半径r的压力降呈线性分布（图7-11）。例如中等粘度的流体（如水），其沿径向的压力就近似于三角形分布，低粘度液体（如液态丙烷等）则呈凹形，高粘度液体（如重油）压力缝补呈凸形。   端面间的液膜静压力是力图使端面开启的力，设沿半径方向r处，宽度为dr的环面积上液膜静压力为pr，设密封流体压力为p，则作用于密封面上的开启力R为液膜动压力   机械密封环端面即使经过精细的研磨加工，在微观上仍然存在一定的波度，当两个端彼此相对滑动

3、时，由于液膜作用会产生动压效应。有纳威斯托克斯(Novier-Stokes)方程：   如图7-13，设二平面间存在一定的斜楔，随着间隙减小，液压增大，而斜楔的进出口处压差为零，故有—液压最大值，对应该处的液膜厚度为h0，则流量   关于机械密封液体动压效应的形成和分析，有许多不同的观点和力学模型。由于密封面微观状态的影响因素很多，以及实验技术的困难，目前还不能提出能直接用于设计计算的公式。但对于机械密封设计的正确分析，具有一定的理论指导意义。载荷系数   机械密封的载荷系数是在摩擦副轴向力平衡下，各项轴向力与密封上最大介质压力

4、的比值，它反应了各种轴向力的作用和大小。载荷系数也可以用面积比来表示：介质压力作用在补偿环上使之与非补偿环趋于闭合的有效作用面积Ae与密封端面面积A之比为载荷系数K.   载荷系数的大小，表示介质压力加到密封端面的载荷程度，通常可通过在轴或轴套上设置台阶，减小Ae改变K值。根据载荷程度不同，机械密封可分为三种平衡型式，分别用于不同压力条件，见表7-2.载荷系数K的推荐见表7-3.表7-2机械密封的平衡型式密封平衡型式载荷系数范围使用压力范围/MPa非平衡式K》1P《0.7平衡式0

5、0px;padding:0px;list-style:none;">p>(0.6～0.9)过平衡式K《0 表7-3机械密封端面压力、弹簧压力和载荷系数推荐值密封类型端面压力Pc/MPa弹簧压力Ps/MPa载荷系数K内流式非平衡式0.3～0.60.08～0.31.15～1.30平衡式0.3～0.60.08～0.30.55～0.85外流式非平衡式0.3～0.50.1～0.31.20～1.30平衡式0.3～0.50.1～0.30.65～0.80过平衡式0.2～0.4 -0.35～-0.15端面压力   密封端面单位面积上所受的力称为端

6、面压力，以Pc表示。它是影响机械密封性能的主要因素之一。由弹簧力作用在密封端面单位面积上的压力称为弹簧压力，用Ps表示。端面压力可根据作用在补偿环上的力平衡来确定。它主要取决于密封结构型式和介质压力。内流单端面机械密封的端面压力   图7-16为几种内流单端面机械密封的结构简图，其旋转环为补偿环。今以图7-16A非平衡式结构为例，对补偿环作受力分析，其轴向力平衡见图7-17。   式中db为平衡直径，即介质压力在补偿环辅助密封处的有效作用直径。Fs和Fp都是使端面趋于闭合的力。1）端面液膜压力Fm。端面液膜压力包括液膜静压力和液

7、膜动压力，它们都是力图使端面开启的力。在目前的机械密封设计中，液膜压力都是粗略地以液膜静压力为计算依据，必要时再通过实验进行修正。式中λ—液膜反压系数。2）补偿环辅助密封与相关元件表面的摩擦阻力Ft。Ft的方向与补偿环轴向移动方向相反。补偿环向闭合方向移动时，Ft为负值；反之，则为正直。式中Ft—由摩擦阻力引起端面压力增大或减小的值，单位为Pa.因此，端面所受静闭合力F′C为外流单端面机械密封的端面压力   图7-18为几种外流式单端面机械密封结构简图，其中旋转环为补偿环。以图7-18B平衡式为例，作补偿环的受力分析，其轴向力平

8、衡见图7-19.    与式7-4比较，形式上完全相同。因此，各种平衡程度的内流式或外流式机械密封，均可按式7-4计算端面压力，仅仅是K值的大小和正负值不同而已。双端面机械密封的端面压力   图7-20的双端面机械密封，靠大气层侧的密封面受力情况与内流式单端面机