機(jī)械密封密封環(huán)的力變形和熱變形

    機(jī)械密封密封環(huán)的力變形和熱變形：

    機(jī)械密封相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的密封面要產(chǎn)生摩擦熱，當(dāng)動(dòng)環(huán)與靜環(huán)相對(duì)速度較高時(shí)，摩擦熱較大，所產(chǎn)生的摩擦熱首先傳給密封環(huán)，致使密封環(huán)溫度升高。經(jīng)過一定時(shí)間后，傳遞給密封環(huán)的熱量和密封環(huán)向周圍介質(zhì)所散失的熱量相等，達(dá)到了穩(wěn)定的傳熱狀態(tài)，此時(shí)在密封環(huán)內(nèi)建立了一個(gè)穩(wěn)定的溫度場(chǎng)，密封環(huán)內(nèi)各點(diǎn)具有與初始不同的溫度，因而使密封環(huán)產(chǎn)生熱變形。同時(shí)，密封環(huán)受介質(zhì)壓力、油膜壓力、彈簧力、離心力等機(jī)械力的作用，也會(huì)引起動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的表面變形，此即密封環(huán)的力變形。

    機(jī)械密封的密封環(huán)變形有力變形、熱變形(圖1-16)和殘余變形。由于變形，密封靜、動(dòng)環(huán)在實(shí)際使用中會(huì)發(fā)現(xiàn)端面磨損不均勻，有的靠內(nèi)徑處磨損較大，有的靠外徑處磨損較大。究其原因，這種現(xiàn)象是由于溫度分布不均勻或作用在環(huán)上的壓力不均勻造成密封環(huán)變形所產(chǎn)生的。由于各種力、熱變形的客觀存在，致使密封端面的間隙有可能呈現(xiàn)圖1-17所示的五種模型：平行平面間隙、收斂間隙、擴(kuò)散間隙、收斂一擴(kuò)散間隙和擴(kuò)散一收斂間隙。

    圖1~16機(jī)械密封環(huán)密封面變形形式

   

    圖1-17密封端面間隙模型

   

    影響機(jī)械密封縫隙形狀變化的主要因素是軸向力、徑向力、軸向溫度梯度和徑向溫度梯度。對(duì)于接觸式機(jī)械密封，應(yīng)盡可能保持密封面的平直和平行，采用合適的變形方式來實(shí)現(xiàn)平行平面接觸，來減少泄漏量和磨損、延長密封壽命和改善密封性能。對(duì)于非接觸式機(jī)械密封，應(yīng)盡可能使變形后能保持合適的密封面間隙，來保證密封工作穩(wěn)定性，防止密封面接觸，延長密封壽命。

    機(jī)械密封的密封環(huán)除了受到力和溫度方面的應(yīng)力導(dǎo)致變形外，還會(huì)由于熱應(yīng)力過大導(dǎo)致端面熱裂（產(chǎn)生熱應(yīng)力裂紋，圖1-18所示）出現(xiàn)熱裂的主要原因是密封環(huán)表面由于摩擦受熱而環(huán)的中心部分不受熱，造成表面熱應(yīng)力超過材料允許應(yīng)力的緣故。裂縫使磨損加劇,并在平衡型密封中使密封縫隙開裂造成嚴(yán)重的泄漏。因此，應(yīng)盡可能對(duì)密封副材料的性能和使用條件嚴(yán)格掌捤。在設(shè)計(jì)和使用時(shí)應(yīng)充分考慮并采取相應(yīng)的措施，熱裂是可以避免的。
    圖1-18密封環(huán)端面熱裂

   

    不論力變形或者熱變形均會(huì)破壞摩擦副端面的平面度和平行性，產(chǎn)生各種流體動(dòng)、靜壓效應(yīng)，造成密封面承載能力過大而被打幵，或承載能力過小而嚴(yán)重磨損。為此，應(yīng)盡可能使接觸式機(jī)械密封保持密封面平行，而非接觸式機(jī)械密封具有穩(wěn)定的密封面間隙形狀。
    328機(jī)械密封
 

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