機(jī)械密封培訓(xùn)講義

1、2022-4-11機(jī)械密封培訓(xùn)機(jī)械密封培訓(xùn)講師：陳哲2022-4-122022-4-13目目 錄錄一、一、機(jī)械密封原理機(jī)械密封原理二、二、機(jī)械密封的基本零件機(jī)械密封的基本零件三、三、機(jī)械密封用材料機(jī)械密封用材料四、機(jī)械密封冷卻和沖洗方案四、機(jī)械密封冷卻和沖洗方案五五 、機(jī)械密封的安裝和使用機(jī)械密封的安裝和使用六、六、機(jī)械密封故障分析機(jī)械密封故障分析七、七、番茄行業(yè)典型泵的密封番茄行業(yè)典型泵的密封2022-4-14（一）機(jī)械密封工作原理 機(jī)械密封是一種用來(lái)解決旋轉(zhuǎn)軸與機(jī)體之間密封的裝置，主要依靠彈性元件對(duì)動(dòng)、靜環(huán)端面密封副的預(yù)緊和介質(zhì)壓力與彈性元件壓力的壓緊而實(shí)現(xiàn)密封的，又叫做端面機(jī)械密封或端面

2、密封。 原理：機(jī)械密封依靠彈性元件提供彈力，克服補(bǔ)償環(huán)輔助密封圈與軸之間的摩擦力，使補(bǔ)償環(huán)緊密地貼合在非補(bǔ)償環(huán)的端面，形成密封端面初始閉合力，當(dāng)主機(jī)充滿壓力介質(zhì)并開(kāi)始工作時(shí)，可使密封端面產(chǎn)生閉合力，從而使密封端面達(dá)到合理的比壓，實(shí)現(xiàn)流體的密封。2022-4-15二、機(jī)械密封原理二、機(jī)械密封原理（一）定義與組成（圖圖1-1）組成組成:1.密封端面：動(dòng)環(huán)、靜環(huán)摩擦副2.緩沖補(bǔ)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)構(gòu)成。使貼合;3.輔助密封圈：包括動(dòng)環(huán)密封圈、靜環(huán)密封圈等，有各種形式：如O型圈、V型圈、楔形圈等4.傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：使動(dòng)環(huán)隨旋轉(zhuǎn)2022-4-16 （三）機(jī)封主要泄漏途徑

3、（三）機(jī)封主要泄漏途徑如圖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(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)）泄漏點(diǎn)2補(bǔ)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非補(bǔ)償環(huán)密封圈，靜密封點(diǎn)，密封圈與相配合件之間相對(duì)靜止;泄漏點(diǎn)4壓蓋與腔體間的密封圈，靜密封點(diǎn)，密封圈與相配合件之間相對(duì)靜止.2022-4-17 通過(guò)沖洗、冷卻、過(guò)濾、分離等方式進(jìn)行冷卻和潤(rùn)滑，從而改善密封的工作環(huán)境，減少密封的泄漏量，延長(zhǎng)使用壽命。應(yīng)當(dāng)把它看作機(jī)械密封的組成部分。 （四）機(jī)械密封輔助設(shè)施（四）機(jī)械密封輔助設(shè)施2022-4-18（五）機(jī)械密封基本概念1）密封環(huán)帶密封環(huán)帶：較窄密封端面內(nèi)外徑之

4、間的環(huán)形區(qū)域；2）彈簧比壓：彈性元件施加到密封環(huán)帶單位面積上的力 3）閉合力：由密封流體壓力和彈性元件彈力作用于補(bǔ)償 環(huán)使之對(duì)于非補(bǔ)償環(huán)趨于閉合的力；4）開(kāi)啟力：作用于補(bǔ)償環(huán)使之對(duì)于非補(bǔ)償環(huán)趨于開(kāi)啟的 力（一般有液膜壓力引起）；5）平衡直徑:密封流體壓力在補(bǔ)償環(huán)輔助密封處的有效作 用直徑；6）流體膜：機(jī)械密封端面之間的薄膜；2022-4-19（五）機(jī)械密封基本概念7、端面比壓：作用在密封環(huán)帶上單位面積的閉合力；8、pv值：密封流體壓力與密封端面平均滑動(dòng)速度的乘積；9、干摩擦：在密封端面間無(wú)流體潤(rùn)滑膜的摩擦狀態(tài)；10、邊界摩擦：在密封端面間存在一層只有若干分子層厚的不連續(xù)極薄的流體膜的摩擦狀態(tài)；

5、11、流體摩擦：密封端面完全被流體膜所隔開(kāi)的摩擦狀態(tài)；12、閃蒸現(xiàn)象：在密封端面液膜突然迅速汽化的一種現(xiàn)象；2022-4-110介質(zhì)壓力對(duì)補(bǔ)償環(huán)的有效作用A面積與密封端面面積S之比：K=A/S 13、載荷系數(shù)載荷系數(shù)K ：K=（d22d02）/（d22d12） d0為介質(zhì)分界圓直徑當(dāng)K1時(shí)，機(jī)械密封為非平衡型；使用壓力：小于0.7Mpa當(dāng)K1時(shí)，機(jī)械密封為平衡型；使用壓力：大于（0.6-09）Mpa當(dāng)K0時(shí)，機(jī)械密封為過(guò)平衡型；極少使用；2022-4-111 密封類型MpaMpaK內(nèi)流式非平衡式0.3-0.60.08-0.31.15-1.30平衡式0.3-0.60.08-0.30.55-0.8

6、5外流式非平衡式0.3-0.50.1-0.31.2-1.3平衡式0.3-0.50.1-0.30.65-0.8過(guò)平衡式0.2-0.4-0.35-0.152022-4-112 密封端面的摩擦熱同時(shí)取決于壓力和速度。密封端面的性質(zhì)要考慮P、V的乘積，即PV值。 PV值過(guò)大：液膜氣化，密封失效，端面嚴(yán)重磨損。因此對(duì)一定摩擦系數(shù)的端面材料組對(duì)，對(duì)某種介質(zhì)有一許用PV值。P：端面比壓 V=（d1d2）n/120103PVPVPV值值各種組對(duì)在非平衡型機(jī)械密封中的許用PV值SiC/石石墨墨SiC/ SiCWC/石石墨墨WC/WCWC/填充填充PTFEWC/青銅青銅Al2O3/石石墨墨Cr2O3噴涂噴涂/石墨

7、石墨Stellite/石石墨墨18014.57154.45237.515392022-4-113（六）機(jī)械密封的優(yōu)、缺點(diǎn)機(jī)械密封優(yōu)點(diǎn)：1、密封性好，泄漏量一般在3-5ml/h以下；2、工作壽命長(zhǎng)，清潔介質(zhì)可達(dá)7000h以上；3、工作時(shí)不需經(jīng)常調(diào)整，使用方便；4、軸功率的耗小，一般為填料的10%-50%；5、軸和軸套不磨損；6、對(duì)旋轉(zhuǎn)軸的輕微擺動(dòng)不敏感，耐振動(dòng)性強(qiáng)；7、使用范圍廣，適用高溫、低溫、腐蝕等工況；機(jī)械密封缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工要求高、需要一定的安裝技術(shù)、價(jià) 格較高等。2022-4-1141、 按使用條件分類（1）高速密封（ZBJ22-001-88：線速度25100m/s）和普通密封小于

8、 25 m/s（2）高壓（3Mpa-15Mpa)和低壓密封小于1Mpa（3）高溫（大于150）、中溫（80 -150度 ）常溫（-20 -80 )和低溫密封（小于-20 ）（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、 通常按結(jié)構(gòu)分類1）多彈簧、單彈簧密封 2）旋轉(zhuǎn)式、靜止式密封 3） 外裝式、內(nèi)裝式密封 4）外流式、內(nèi)流式密封（七）機(jī)械密封的種類（七）機(jī)械密封的種類2022-4-115（八）旋轉(zhuǎn)式和靜止式機(jī)械密封（八）旋轉(zhuǎn)式和靜止式機(jī)械密封（圖1-2） （1）旋轉(zhuǎn)式：補(bǔ)償機(jī)構(gòu)（彈性元件）隨軸旋轉(zhuǎn)。) （由于安裝方便，普通密封大多采用，但易產(chǎn)生不平衡，不能用于高速, 且消耗攪拌

9、功率（2）靜止式：補(bǔ)償機(jī)構(gòu)（彈性元件）不隨軸旋轉(zhuǎn)。（用于高速） 2022-4-116（九）內(nèi)裝式和外裝式機(jī)械密封（圖（九）內(nèi)裝式和外裝式機(jī)械密封（圖1-3）（1） 內(nèi)裝式：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)的場(chǎng)合用于溫度、壓力較高，腐蝕性不強(qiáng)的場(chǎng)合）（2） 外裝式：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)的場(chǎng)合用于低壓、腐蝕性強(qiáng)的場(chǎng)合） 2022-4-117（一般和內(nèi)裝式、外裝式一致） （1）內(nèi)流式：內(nèi)流式：泄漏方向朝向軸心。（一般密封都采用這一般密封都采用這 種結(jié)構(gòu)種結(jié)構(gòu)） （2）外流式：外流式：泄漏方向朝向離心力方向

10、。（泄漏量大，泄漏量大， 只有在壓力、溫度都不高的腐蝕性介質(zhì)中用只有在壓力、溫度都不高的腐蝕性介質(zhì)中用） （十）內(nèi)流式和外流式機(jī)械密封（十）內(nèi)流式和外流式機(jī)械密封（十一）多彈簧和單彈簧機(jī)械密封（十一）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)速的場(chǎng)合。 2022-4-118 兩套密封面對(duì)面或背對(duì)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，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(chǎng)合?；驓怏w、高

11、真空度等場(chǎng)合。 兩套密封之間形成一個(gè)密封腔，在密封腔中引入封液：堵封、潤(rùn)兩套密封之間形成一個(gè)密封腔，在密封腔中引入封液：堵封、潤(rùn)滑、冷卻，選潔凈、潤(rùn)滑性好的封液介質(zhì)?；⒗鋮s，選潔凈、潤(rùn)滑性好的封液介質(zhì)。 （十二）雙端面機(jī)械密封（十二）雙端面機(jī)械密封（圖1-4）2022-4-119v兩套密封沿同一方向布置，密封腔壓力逐級(jí)降低兩套密封沿同一方向布置，密封腔壓力逐級(jí)降低,v用于高壓場(chǎng)合。用于高壓場(chǎng)合。 （十三）串聯(lián)式機(jī)械密封（十三）串聯(lián)式機(jī)械密封（圖1-5）2022-4-120v去掉了補(bǔ)償環(huán)密封圈及其摩擦阻力，補(bǔ)償環(huán)密封圈改至彈簧座處去掉了補(bǔ)償環(huán)密封圈及其摩擦阻力，補(bǔ)償環(huán)密封圈改至彈簧座處, 補(bǔ)償

12、環(huán)追隨性提高補(bǔ)償環(huán)追隨性提高.v避免了補(bǔ)償環(huán)密封圈因軸串、振動(dòng)所產(chǎn)生的磨損。避免了補(bǔ)償環(huán)密封圈因軸串、振動(dòng)所產(chǎn)生的磨損。v金屬波紋管用于高溫介質(zhì)金屬波紋管用于高溫介質(zhì)v聚四氟乙烯波紋管用于腐蝕性介質(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（十四）波紋管機(jī)械密封2022-4-121v將機(jī)械密封、軸套、壓蓋組合成一個(gè)整體。v安裝時(shí)只需固定壓蓋、軸套，取下定位擋塊即可。v安裝方便，排除了安裝不良的影響。（十五）集裝式機(jī)械密封（十五）集裝式機(jī)械密封（圖1-6）2022-4-122二、機(jī)械密封的基本零件二、機(jī)械密封的基本零件（一）對(duì)摩擦副密封環(huán)的要求（一）對(duì)摩擦副密封環(huán)的要求 摩擦副密

13、封環(huán)是機(jī)械密封的主要元件，它在很大程度上決定了機(jī)械密封的性能和壽命。因此，對(duì)它有一些基本要求。 （1）足夠的強(qiáng)度和剛度 保證在工作條件（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）端面有足夠的硬度、耐腐蝕性能確保使用壽命。 （3）耐熱沖擊力 高的導(dǎo)熱系數(shù)，低的線膨脹系數(shù)。 （4）較小的摩擦系數(shù)，良好的自潤(rùn)滑性，材料與介質(zhì)有很好的浸潤(rùn)性短時(shí)間干摩擦，不損傷端面。 （5）易加工，材料成本低2022-4-123（1）一般選擇一軟一硬的材料配對(duì)，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(duì)硬。（2）盡量采用內(nèi)裝、內(nèi)流式結(jié)構(gòu)，防止機(jī)械雜

14、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，降低端面溫度。（4）環(huán)的壁厚不可太薄，以保證整體強(qiáng)度、剛度，也利散熱（導(dǎo)熱欠佳的材料，可薄一些）。（5）動(dòng)環(huán)和軸（軸套）間隙（0406）以利補(bǔ)償 靜環(huán)和軸（軸套）間隙13mm以免摩擦 （二）（二）摩擦副匹配要考慮的因素摩擦副匹配要考慮的因素2022-4-124（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）窄的端面摩擦熱少，溫度梯度小，熱變形小，磨損均勻； （4）從受力角度出發(fā)，窄的端面整體強(qiáng)度和剛度差，易損壞 或變形。因此應(yīng)綜合考慮。對(duì)于普通密

15、封，端面寬度推 薦值如下： （三）（三） 密封端面寬度密封端面寬度2022-4-125v寬系列用于組對(duì)性能好（如YG6/M106K、SiC/M106K）、工 況條件好的場(chǎng)合v窄系列用于組對(duì)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(duì)于輕烴介質(zhì)，在強(qiáng)度夠的情況下，取窄系列）。 軸軸 徑徑16355570100120寬系列寬系列2.53.04.05.06.07.0中系列中系列2.02.53.04.05.05.0窄系列窄系列1.52.02.02.53.03.02022-4-126（）平面度0.0009mm，硬質(zhì)0.2um，軟質(zhì)0.4um，表面不應(yīng)有裂

16、紋、劃傷、氣孔、疏松等缺陷。（）密封環(huán)端面與安裝輔助密封圈處的平行度、垂直度按 的級(jí)精度要求。（）安裝輔助密封圈處粗糙度：3.2，徑向尺寸公 差或。 上述要求是對(duì)普通機(jī)械密封而言，對(duì)轉(zhuǎn)速較低的釜用 機(jī)械密封可適當(dāng)放寬標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)高速機(jī)封要求更高。 （四）密封環(huán)的主要技術(shù)要求（四）密封環(huán)的主要技術(shù)要求2022-4-127 平面度0.0009，普通量具無(wú)法檢測(cè)，通常利用光波的干涉效應(yīng)來(lái)檢測(cè)。（1）光波的干涉效應(yīng) 根據(jù)波動(dòng)學(xué)原理，兩波產(chǎn)生干涉的條件是：（a）兩波在相遇點(diǎn)振向一致；（b）兩波具有相同的頻率；（c）兩波在相遇點(diǎn)有固定的周相差 。（兩個(gè)同樣的鈉光燈 不行，只有用同一光源發(fā)出的光設(shè)法分成兩束，才

17、 滿足相干條件） （五）摩擦副端面平面度檢測(cè)（五）摩擦副端面平面度檢測(cè)2022-4-128（）相鄰兩條光帶寬b=/2Sin，（為空氣膜傾斜角）（）當(dāng)e=0時(shí)，=/2（半波損失），出現(xiàn)暗條紋； （1）合格光帶舉例 2022-4-129 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： （六六）密封端面的粗糙度要求密封端面的粗糙度要求粗糙度3.20.80.40.2承載面積（%）4124095端面比壓增加（倍）247.31.50.05 由此可以看出，密封端面粗糙度應(yīng)在0.2以上，否則，端面比壓比理論值高的多，結(jié)果是高點(diǎn)接觸，局部壓力很高；由于摩擦副的硬度、剛度的差異，局部高點(diǎn)發(fā)熱甚至產(chǎn)生裂紋

18、。石墨環(huán)表面磨出細(xì)微的環(huán)狀溝紋。泵的振動(dòng)和動(dòng)、靜環(huán)的不同心會(huì)加劇這種磨損。被磨掉的顆粒存在于端面中，形成磨粒磨損，磨損加劇，有時(shí)在泄漏的介質(zhì)中可以看到石墨黑漿。 2022-4-130非補(bǔ)償動(dòng)環(huán)（只旋轉(zhuǎn)，不能補(bǔ)償，其后無(wú)彈性元件。)補(bǔ)償動(dòng)環(huán)（既旋轉(zhuǎn)，又作軸向補(bǔ)償，其后有彈性元件。)（）輔助密封圈受軸向力，軸向、徑向都起密封作用，這 種密封方式較為可靠。（）輔助密封圈只受徑向力，易產(chǎn)生老化、冷流變形，從 而導(dǎo)致密封失效。（）波紋管：無(wú)作軸向補(bǔ)償?shù)妮o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)）（七）動(dòng)環(huán)（旋轉(zhuǎn)環(huán)） 2022-4-131 非補(bǔ)償靜環(huán)（不旋轉(zhuǎn)不補(bǔ)償）：主要有三種安裝

19、方式：浮裝式、托裝式、夾固式。 補(bǔ)償靜環(huán)（不旋轉(zhuǎn)只補(bǔ)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)（八）靜環(huán)(不旋轉(zhuǎn)不旋轉(zhuǎn))2022-4-132 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)的種類（九）密封環(huán)的種類2022-4-133（十）整體式密封環(huán)（十）整體式密封環(huán) 各個(gè)部位性能均勻一致，最常用的有：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。2022-4-134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： （）熱裝式和冷壓式 （）帶密封圈式（無(wú)組合應(yīng)力、無(wú)應(yīng)力變形；開(kāi)槽、打 孔麻煩，多一泄漏點(diǎn)） （十一）組

20、合式（十一）組合式2022-4-135優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能優(yōu)異，價(jià)格適中，運(yùn)用較多。缺點(diǎn)：（）因過(guò)盈接觸不均勻，而產(chǎn)生機(jī)械變形。 （）兩種材料線膨脹系數(shù)不一致，當(dāng)溫度變化 時(shí)，過(guò)盈量變化，會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力變形。 （十二）熱裝式和冷壓時(shí)密封環(huán)（十二）熱裝式和冷壓時(shí)密封環(huán)2022-4-136（1）浮裝式（可以在軸向、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)) （十三十三）靜環(huán)防轉(zhuǎn)方式靜環(huán)防轉(zhuǎn)方式 2022-4-137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

21、(彈力、傳動(dòng))波紋管：三功能(彈力、傳動(dòng)、密封) （十四十四）機(jī)械密封的彈性元件機(jī)械密封的彈性元件2022-4-138橡膠波紋管：用于中性介質(zhì)：水、油，壓力、溫度都不高 的場(chǎng)合；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)。 (十五十五)波紋管種類波紋管種類2022-4-139三、機(jī)械密封的材料（一）、摩擦副材料（二）、加載彈性元件材料（三）、輔助密封圈材料（四）、結(jié)構(gòu)件材料2022-4-140（一）機(jī)械密封端面（摩擦副）材料1、材料要求：耐磨性強(qiáng)、耐腐性好、自潤(rùn)滑性好、摩擦因數(shù)小、機(jī)械強(qiáng)度高、良好的耐熱性和熱傳導(dǎo)性。2、常用密封端面材料1）硬質(zhì)合金2）工程

22、陶瓷（氧化鋁陶瓷和碳化硅陶瓷）3）浸漬石墨4）表面硬化材料2022-4-141（二）機(jī)械密封端面（摩擦副）材料硬面密封材料材料名稱牌號(hào)主要特點(diǎn)硬度/溫度鈷基硬質(zhì)合金YG6 YA8 YG15硬度高、耐磨損、耐高溫、線脹系數(shù)小、摩擦因數(shù)低；缺點(diǎn)是耐腐蝕性較差HRC89/650鎳基硬質(zhì)合金YWN8 W7硬度高、耐磨損、耐高溫、線脹系數(shù)小、摩擦因數(shù)低；耐腐蝕性較鈷基硬質(zhì)合金好650熱壓燒結(jié)碳化硅陶瓷反應(yīng)燒結(jié)sic化學(xué)穩(wěn)定性好、硬度高、耐磨損、耐高溫、線脹系數(shù)小、摩擦因數(shù)低；缺點(diǎn)是沖擊韌性低；相對(duì)成本高，適宜高參數(shù)密封工況HRC91/1600常壓燒結(jié)碳化硅陶瓷無(wú)壓燒結(jié)sic化學(xué)穩(wěn)定性好、硬度高、耐磨損、

23、耐高溫、線脹系數(shù)小、摩擦因數(shù)低；缺點(diǎn)是沖擊韌性低；易成型、可加工。HRC91/1600氧化鋁陶瓷99瓷 95瓷化學(xué)穩(wěn)定性好、硬度高、耐磨損、耐高溫、線脹系數(shù)小、摩擦因數(shù)低；缺點(diǎn)是沖擊韌性低；脆性大HRC85/13002022-4-142（二）機(jī)械密封端面（摩擦副）材料 軟面密封材料材料之間名稱牌號(hào)主要特點(diǎn)使用溫度 浸漬樹(shù)脂石墨 浸漬酚醛樹(shù)脂石墨 除硝酸、農(nóng)硫酸以外的介質(zhì)中，軍具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性 200浸漬呋喃樹(shù)脂石墨 耐酸、堿及有機(jī)溶劑 200浸漬環(huán)氧樹(shù)脂石墨 耐酸性強(qiáng)于呋喃石墨，耐堿性弱于呋喃石墨 180浸漬金屬石墨浸漬銻石墨 耐腐蝕性性能取決于所浸金屬的性能 450 聚四氟乙烯 耐化學(xué)腐

24、蝕、極小的摩擦因數(shù)、極好抗老化性 1202022-4-143（三）摩擦副材料配對(duì)規(guī)律 機(jī)械密封是配對(duì)使用的，必須考慮配對(duì)性能，一般原則：1）軟面環(huán)配硬面環(huán)；2）可靠性大于經(jīng)濟(jì)性工況規(guī)律輕載工況（V10m/s,p 1Mpa)優(yōu)先選擇軟面環(huán)時(shí)浸漬樹(shù)脂石墨，另一配對(duì)密封材料則根據(jù)不同介質(zhì)進(jìn)行選擇，如wc、sic或硬面處理的材料等。高速高壓高溫等重載荷工況石墨環(huán)一般選擇浸銻石墨，腐蝕較輕是選擇wc材料，腐蝕較重的介質(zhì)時(shí)選擇sic材料同時(shí)存在磨粒磨損和腐蝕性的工況密封材料必須軍選擇硬面材料，常見(jiàn)的泄漏組合為wc對(duì)sic，Sic對(duì)sic，對(duì)有磨粒磨損、腐蝕較輕時(shí)可以選擇wc對(duì)wc材料，對(duì)強(qiáng)腐蝕無(wú)磨粒的工況

25、，克選擇填充纖維聚四氟乙烯對(duì)氧化鋁陶瓷。2022-4-144 機(jī)械密封的輔助密封圈是指動(dòng)環(huán)、靜環(huán)的密封圈；按截面形狀分： O型圈、矩型圈、V型圈、楔型圈、包四氟O型圈等； 作用：1）保證軸與動(dòng)環(huán)之間及靜環(huán)與壓蓋之間的密封，2）補(bǔ) 償密封面的偏斜的震動(dòng)，保證動(dòng)、靜環(huán)端面緊密貼合并具有浮動(dòng)性；輔助密封圈性能：1）溫度范圍；2）硬度范圍（肖氏硬度60-90）；3）抗拉強(qiáng)度；4）延伸率；5）回彈率；6）壓縮永久變形； （四）輔助密封圈（四）輔助密封圈2022-4-145（五）常用輔助密封材料一、選用原則：應(yīng)該具有良好的彈性、合適的硬度、壓縮永久變形小、較寬的溫度使用范圍、不產(chǎn)生溶脹、分解和硬化的性能。

26、二、常用的輔助密封材料及性能：1、丁腈橡膠：耐油、耐老化、耐堿、使用溫度-30 1002、乙丙橡膠：耐放射性、耐堿和溶劑、使用溫度-50 150 3、氟橡膠：耐油、耐熱、耐腐蝕、使用溫度-20 200 4、硅橡膠：耐寒、耐熱、使用溫度-60 230 5、純聚四氟乙烯6、全氟醚橡膠：具有極其優(yōu)異的耐化學(xué)腐蝕性及耐熱性能、使用溫度327 。2022-4-146四、機(jī)械密封的冷卻和沖洗方案2022-4-147機(jī)械密封的冷卻和沖洗2022-4-1482022-4-1492022-4-1502022-4-1512022-4-1522022-4-1532022-4-154五、機(jī)械密封的安裝、維護(hù)及使用1、

27、機(jī)械密封的評(píng)價(jià)指標(biāo)：泄漏量和使用壽命；2、影響機(jī)械密封指標(biāo)的五個(gè)環(huán)節(jié)：1）選項(xiàng)、2）制造、3）安裝、4）使用、5）維護(hù) 一般來(lái)講，機(jī)械密封的選項(xiàng)和制造這兩個(gè)環(huán)節(jié)由制造廠完成，原則上基本沒(méi)問(wèn)題，而安裝、使用及維護(hù)者三個(gè)環(huán)節(jié)是由用戶來(lái)完成的。依據(jù)機(jī)械密封失效原因的分析，排在第一位的不是密封本身的問(wèn)題，很大程度取決于密封的安裝、使用及維護(hù)方面的原因。應(yīng)充分認(rèn)識(shí)機(jī)封在安裝、使用及維護(hù)方面的重要性。2022-4-155（一）機(jī)械密封安裝前的準(zhǔn)備工作檢查部位檢查項(xiàng)目檢查方法允許值密封端面有無(wú)氣孔、裂紋放大鏡表面粗糙度粗糙度檢查儀金屬0.16、非金屬0.32平面度光學(xué)平鏡小于0.0009mm動(dòng)環(huán)動(dòng)環(huán)內(nèi)徑與軸

28、的間隙游標(biāo)卡尺0.2-0.4mm安裝密封圈處地尺寸精度游標(biāo)卡尺H9/h8靜環(huán)安裝密封圈處地尺寸精度游標(biāo)卡尺H9/h8密封圈過(guò)盈值是否合適游標(biāo)卡尺橡膠O型圈0.5-1.0mm四氟V型圈0.3-0.5mm彈簧高度相等、兩端面平行游標(biāo)卡尺、平臺(tái)傳動(dòng)座傳動(dòng)座與軸的配合尺寸游標(biāo)卡尺F9/h8傳動(dòng)突耳應(yīng)對(duì)稱2022-4-156（二）安裝機(jī)械密封設(shè)備精度檢查為了使密封性能穩(wěn)定，安裝機(jī)封的設(shè)備必須達(dá)到一定的精度；檢查部位允許值原因軸的軸向竄動(dòng)0.1mm 軸承與裝配精度低軸的徑向游動(dòng)0.08mm 軸承和配合尺寸精度低軸的徑向跳動(dòng)軸頸小于50mm：0.04mm，軸頸50-120mm：0.06mm，軸承精度低、軸彎

29、曲等軸與密封面的垂直度軸頸小于50mm：0.04mm，軸頸50-120mm：0.06mm，密封墊過(guò)厚、螺絲緊度不均勻軸與軸套的粗糙度與密封圈安裝處：0.32um軸肩、壓蓋安裝動(dòng)、靜環(huán)處應(yīng)倒角并光滑過(guò)度以防劃傷O型圈2022-4-157（三）機(jī)械密封安裝順序及要求（三）機(jī)械密封安裝順序及要求 部件名稱方式、方法檢測(cè)方法失效方式 靜環(huán)的安裝 清潔、涂油、槽銷相對(duì)緩慢壓入 密封面與端蓋面平齊 動(dòng)環(huán)安裝位置的確定彈簧座定位尺寸至設(shè)計(jì)規(guī)定值彈簧座定位尺寸至安裝經(jīng)驗(yàn)值直尺游標(biāo)卡尺比壓過(guò)小初期泄漏比壓過(guò)大早期磨損彈簧座、動(dòng)環(huán)安裝軸清潔、涂油，彈簧座背端面對(duì)準(zhǔn)預(yù)定位置，分幾次均勻緊固螺釘用手向后壓迫動(dòng)環(huán)，檢測(cè)

30、能否軸向浮動(dòng)安裝帶有靜環(huán)的壓蓋均勻上緊螺釘，防止端面傾斜，誤差小于0.05mm塞尺密封面偏磨、泄漏盤車檢查靜環(huán)與軸是否有摩擦檢查端面比壓是否合適盤車感覺(jué)均勻輕快，無(wú)異?，F(xiàn)象安裝輔助設(shè)施如沖洗和冷卻管路靜壓試驗(yàn)引入介質(zhì)進(jìn)行靜壓試驗(yàn)檢查密封性2022-4-158機(jī)械密封安裝順序2022-4-159（四）機(jī)械密封的正確使用機(jī)械密封啟動(dòng)前的準(zhǔn)備工作1、啟動(dòng)前，冷卻及潤(rùn)滑系統(tǒng)是否安裝正確，有無(wú) 堵塞;2、清洗物料管道，以防鐵銹、雜質(zhì)進(jìn)入密封腔內(nèi)；3、進(jìn)行靜壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力等于工作壓力，檢查機(jī)械密封端面和密封圈處有無(wú)泄漏及密封端蓋處有無(wú)泄漏；4、用手盤動(dòng)聯(lián)軸器，檢查軸是否輕松旋轉(zhuǎn)，如果盤動(dòng)很重，應(yīng)檢查有關(guān)

31、配合尺寸是否合適，找出原因并排除故障；2022-4-160（五）機(jī)械密封的運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械密封的運(yùn)轉(zhuǎn)包括試運(yùn)轉(zhuǎn)和正常運(yùn)轉(zhuǎn)1、機(jī)械密封試運(yùn)轉(zhuǎn) 首先將封液系統(tǒng)啟動(dòng)，冷卻系統(tǒng)啟動(dòng)，密封腔內(nèi)保證充滿介質(zhì)，然后可以啟動(dòng)主密封進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)。 若出現(xiàn)輕微泄漏現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)1-3小時(shí)后減少，屬于端面正常磨合過(guò)程，若泄漏始終不減，則停車檢查。若機(jī)封發(fā)熱嚴(yán)重甚至冒煙現(xiàn)象，一般為彈簧比壓過(guò)大，調(diào)整彈簧壓力。2、機(jī)械密封正常運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械密封試運(yùn)轉(zhuǎn)合格后即可轉(zhuǎn)入操作條件下的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，及升溫升壓運(yùn)轉(zhuǎn)。注意過(guò)程中的變化：機(jī)件有無(wú)碰撞、摩擦發(fā)熱是否過(guò)快及密封圈和端面處地泄漏等，若一切正常，即可正式投入生產(chǎn)運(yùn)行。2022-4-161（六）機(jī)械密

32、封維修中的幾個(gè)誤區(qū)1、彈簧壓縮量越大密封效果越好。 彈簧壓縮量過(guò)大，可導(dǎo)致摩擦副急劇磨損，瞬間燒損；過(guò)度的壓縮使彈簧失去調(diào)節(jié)動(dòng)環(huán)端面的能力，導(dǎo)致密封失效。 2、動(dòng)環(huán)密封圈越緊越好。 是加劇密封圈與軸套間的磨損，過(guò)早泄漏；二是增大了動(dòng)環(huán)軸向調(diào)整、移動(dòng)的阻力，在工況變化頻繁時(shí)無(wú)法適時(shí)進(jìn)行調(diào)整；三是彈簧過(guò)度疲勞易損壞；四是使動(dòng)環(huán)密封圈變形，影響密封效果。 3、靜環(huán)密封圈越緊越好。 引起靜環(huán)密封因過(guò)度變形，影響密封效果；二是靜環(huán)材質(zhì)以石墨居多，一般較脆，過(guò)度受力極易引起碎裂；三是安裝、拆卸困難，極易損壞靜環(huán)。 2022-4-162（六）機(jī)械密封維修中的幾個(gè)誤區(qū)4、葉輪鎖母越緊越好。 鎖母鎖緊過(guò)度只會(huì)導(dǎo)

33、致軸間墊過(guò)早失效，相反適度鎖緊鎖母，使軸間墊始終保持一定的壓縮彈性，在運(yùn)轉(zhuǎn)中鎖母會(huì)自動(dòng)適時(shí)鎖緊，使軸間始終處于良好的密封狀態(tài)。 5、新的比舊的好。相對(duì)而言，使用新機(jī)械密封的效果好于舊的，但新機(jī)械密封的質(zhì)量或材質(zhì)選擇不當(dāng)時(shí)，配合尺寸誤差較大會(huì)影響密封效果；在聚合性和滲透性介質(zhì)中，靜環(huán)如無(wú)過(guò)度磨損，還是不更換為好。因?yàn)殪o環(huán)在靜環(huán)座中長(zhǎng)時(shí)間處于靜止?fàn)顟B(tài)，使聚合物和雜質(zhì)沉積為一體，起到了較好的密封作6、拆修總比不拆好。一旦出現(xiàn)機(jī)械密封泄漏便急于拆修，其實(shí)，有時(shí)密封并沒(méi)有損壞，只需調(diào)整工況或適當(dāng)調(diào)整密封就可消除泄漏。這樣既避免浪費(fèi)又可以驗(yàn)證自己的故障判斷能力，積累維修經(jīng)驗(yàn)提高檢修質(zhì)量2022-4-163

34、（七）機(jī)械密封的維護(hù)使用1、維持液膜的穩(wěn)定性（1）均衡生產(chǎn)有利于液膜的穩(wěn)定性，工況發(fā)生變化，造成膜壓的變化，不利于液膜的穩(wěn)定性；（2）力保機(jī)封封液壓力、流量及溫度的穩(wěn)定；2、維持冷卻系統(tǒng)的效能 機(jī)械密封依靠動(dòng)、靜端面形成液膜實(shí)現(xiàn)濕運(yùn)轉(zhuǎn)密封，切忌密封面干磨，否則兩端面的液膜就會(huì)汽化，摩擦產(chǎn)生的熱量無(wú)法散去，造成密封副發(fā)生熱裂。因此機(jī)封在使用過(guò)程中應(yīng)絕對(duì)保證沖洗液的供應(yīng)及通暢。如依靠輸送介質(zhì)降低機(jī)封的溫度，應(yīng)保證輸送介質(zhì)的充足。 2022-4-164六、機(jī)械密封故障分析1、機(jī)械密封靜壓試驗(yàn)時(shí)泄漏原因分析；2、機(jī)械密封試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)泄漏原因分析；3、機(jī)械密封失效原因分析；2022-4-165（一）機(jī)械密封

35、靜壓試驗(yàn)時(shí)泄漏原因分析 機(jī)械密封安裝調(diào)試好后，一般要進(jìn)行靜試，觀察泄漏量。 1、泄漏量較小，多為動(dòng)環(huán)或靜環(huán)密封圈存在問(wèn)題；2、泄漏量較大時(shí)，則表明動(dòng)、靜環(huán)摩擦副間存在問(wèn)題。3、手動(dòng)盤車觀察，若泄漏量無(wú)明顯變化則靜、動(dòng)環(huán)密封圈有問(wèn)題；如盤車時(shí)泄漏量有明顯變化則可斷定是動(dòng)、靜環(huán)摩擦副存在問(wèn)題；4、如泄漏介質(zhì)沿軸向噴射，則動(dòng)環(huán)密封圈存在問(wèn)題居多，泄漏介質(zhì)向四周噴射或從水冷卻孔中漏出，則多為靜環(huán)密封圈失效。 2022-4-166（二）機(jī)械密封試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)泄漏原因分析 試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)的泄漏，基本上都是由于動(dòng)、靜環(huán)摩擦副受破壞所致。引起摩擦副密封失效的因素主要有： 1、操作中因抽空、氣蝕、憋壓等異常現(xiàn)象，引起較

36、大的軸向力，使動(dòng)、靜環(huán)接觸面分離； 2、安裝機(jī)械密封壓縮量過(guò)大，導(dǎo)致摩擦副端面嚴(yán)重磨損擦傷；3、動(dòng)環(huán)密封圈過(guò)緊，彈簧無(wú)法調(diào)整動(dòng)環(huán)的軸向浮動(dòng)量； 4、靜環(huán)密封圈過(guò)松，當(dāng)動(dòng)環(huán)軸向浮動(dòng)時(shí)，靜環(huán)脫離靜環(huán)座； 5、工作介質(zhì)中有顆粒狀物質(zhì)，運(yùn)轉(zhuǎn)中進(jìn)人摩擦副，探傷動(dòng)、靜環(huán)密封端面； 6、設(shè)計(jì)選型有誤，密封端面比壓偏低或密封材質(zhì)冷縮性較大等。 2022-4-167（三）機(jī)械密封的失效原因1、由于密封端面失去潤(rùn)滑膜而造成的失效：1）因?yàn)槎嗣婷芊廨d荷的存在，在密封腔缺乏液體時(shí)啟動(dòng)泵引起干摩擦；2）介質(zhì)壓力低于飽和蒸汽的壓力，使端面液膜發(fā)生閃蒸，喪失潤(rùn)滑；3）如果介質(zhì)為易揮發(fā)性產(chǎn)品，在機(jī)械密封冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)結(jié)垢或阻塞

37、時(shí)，由于端面摩擦及旋轉(zhuǎn)攪拌液體產(chǎn)生熱量而使介質(zhì)的飽和蒸汽壓上升，也會(huì)造成介質(zhì)壓力低于其飽和蒸汽壓的狀況。4）封液突然中斷；2022-4-168（三）機(jī)械密封的失效原因2、由于腐蝕而引起的機(jī)械密封失效：1）密封面點(diǎn)腐蝕，甚至穿透；2）由于碳化鎢環(huán)與不銹鋼座焊接，使用中不銹鋼座易產(chǎn)生晶間腐蝕；3）焊接金屬波紋管、彈簧等，在應(yīng)力與介質(zhì)腐蝕的共同作用下，易發(fā)生破裂。2022-4-169（三）機(jī)械密封的失效原因3、由于高溫效應(yīng)而產(chǎn)生的機(jī)械密封失效：1）熱裂是高溫油泵，比如油渣泵、回?zé)捰捅谩⒊p壓塔底泵等最常見(jiàn)的失效現(xiàn)象。在密封面處由于干摩擦、冷卻水突然中斷，雜質(zhì)進(jìn)入密封面和抽空等情況下，都會(huì)導(dǎo)致環(huán)面出現(xiàn)

38、徑向裂紋；2）石墨碳化是使用碳石墨環(huán)時(shí)密封失效的主要原因之一。 在使用中如果石墨碳環(huán)一旦超過(guò)使用溫度（一般在-105度250度）時(shí)，其表面會(huì)析出樹(shù)脂，摩擦面附近樹(shù)脂會(huì)發(fā)生碳化，當(dāng)有粘結(jié)劑時(shí)，會(huì)發(fā)泡軟化，使密封面泄漏面增加，密封失效；3）輔助密封件在超過(guò)使用溫度后迅速老化失去彈性。2022-4-1704、由于密封端面的磨損而造成密封的失效：1）摩擦副所使用的材料耐磨性差、摩擦系數(shù)大、端面比壓大等，都會(huì)縮短機(jī)械密封的使用壽命；2）對(duì)于含有固體顆粒介質(zhì)，密封面進(jìn)入固體顆粒，是導(dǎo)致密封失效的主要原因；（三）機(jī)械密封的失效原因2022-4-171（三）機(jī)械密封的失效原因5、因安裝、運(yùn)轉(zhuǎn)或設(shè)備本身所產(chǎn)生的

39、誤差而造成機(jī)械密封泄漏：1）安裝不良造成造成機(jī)械密封泄漏； 主要表現(xiàn)在：動(dòng)靜環(huán)表面不平,安裝時(shí)碰傷損壞；動(dòng)靜環(huán)密封圈尺寸有失誤、損壞或未被壓緊；動(dòng)、靜環(huán)表面有異物；彈簧力不均勻，單彈簧不垂直，多彈簧長(zhǎng)短不一；軸套上密封圈處有腐蝕點(diǎn)；軸套處泄漏，未裝O型圈或壓緊力不夠；彈簧比壓過(guò)大，密封面處于半干磨狀態(tài)；2）設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)中造成機(jī)械密封泄漏 主要表現(xiàn)在： 工藝操作不穩(wěn)定；轉(zhuǎn)軸發(fā)生周期性震動(dòng)；密封腔壓力經(jīng)常變化，均會(huì)導(dǎo)致密封周期性泄漏；摩擦副損傷或變形引起泄漏； 輔助密封圈材料選擇不當(dāng)，溶脹、老化失去彈性；大彈簧旋向不對(duì)；設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)震動(dòng)過(guò)大 動(dòng)環(huán)與軸套間形成水垢，使彈簧喪失彈性，不能補(bǔ)償密封面磨損；密

40、封環(huán)過(guò)熱后發(fā)生斷裂；2022-4-172（四）機(jī)械密封摩擦副磨損情況原因分析1、摩擦副端面的磨損痕跡大于軟環(huán)寬度1）泵震動(dòng)大，使動(dòng)環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生徑向和軸向震動(dòng)，造成泄漏；2）動(dòng)靜環(huán)不同心；解決方案：1）消除震動(dòng)原因，如校正泵與電機(jī)的同心度，轉(zhuǎn)子做動(dòng)平衡，檢查軸承精度等；2）檢查泵各止口間隙是否過(guò)大；2022-4-173（四）機(jī)械密封摩擦副磨損情況原因分析二、摩擦副端面的磨損痕跡寬度小于密封面寬度1、靜環(huán)密封面端面不平，沿密封面內(nèi)沿連續(xù)接觸痕跡。原因：密封的縫隙是呈收斂形狀，破壞了密封面的平行，液膜壓力增加，將密封面推開(kāi)。2、靜環(huán)密封面端面不平，沿密封面外沿連續(xù)接觸痕跡。原因：密封的縫隙是呈喇叭形狀，這種縫隙形狀是液膜壓力減小，比壓增大，磨損加劇出現(xiàn)溝紋，泄漏量增大3、動(dòng)環(huán)端面摩擦痕跡不連續(xù)，這是動(dòng)環(huán)面不平所致。解決方案：1）檢查動(dòng)靜環(huán)平面度，對(duì)不符合要求的進(jìn)行研磨；2）檢查靜環(huán)密封圈過(guò)盈值不要過(guò)大，以免靜環(huán)變形。2022-4-174機(jī)械密封摩擦副磨損情況原因分析三、石墨環(huán)表