机械设计手册之 密封装置ppt课件

机械设计，第21章，密封装置，第1节概述了第2节中的密封类型和第3节中的静态密封选择，第4节中的动态密封，第5节中的机械密封和第6节中的其他密封。回到章节目录，第1节概述，密封件的功能是防止机器内的液体或气体从两个零件的接合面之间泄漏，防止外部杂质和灰尘侵入，并保持机械零件正常运行的必要环境。起到密封作用的零件和部件称为密封件或密封装置，简称密封件。密封质量直接关系到机器的工作质量和使用寿命，不能掉以轻心。在某些场合，密封的可靠性尤为重要，如飞机和航天器的密封、有毒气体和毒液的储罐、易燃易爆气体的储罐等。大多数密封件已经标准化和系列化，并根据工作条件和使用要求进行选择。第二节密封的类型和选择根据密封的两个结合面之间是否有相对运动，密封分为静态密封和动态密封。根据密封与密封面之间是否存在间隙，动态密封分为接触式动态密封和非接触式动态密封。密封的类型如下：密封、动态密封、静态密封、垫片密封、研磨面密封、O形环密封、非接触密封、接触动态密封、间隙密封、离心密封、迷宫密封、毡环密封、O形环密封、唇形密封、密封圈密封、软填料密封、膨胀环密封、机械密封等。印章形式多样，具有不同的功能和原理。在实际使用中，应根据使用情况和工作条件合理选择密封件的形式。例如，非接触式动密封可用于高转速的场合，但密封的可靠性有限，接触式动密封是可靠的。然而，由于摩擦和磨损，它不适合高转速的场合。对于具有一定压力和较高转速的轴封，应选择机械密封。(1)大多数液体材料是高分子材料，如液体密封胶、厌氧胶、热熔胶等。它们通常在使用过程中被治愈。主要用于静态密封。密封材料的选择，用于密封的材料通常如下：(2)纤维材料植物纤维包括棉、麻、纸、软木等。动物纤维包括羊毛、毛毡、皮革等。矿物纤维包括石棉等。人造纤维包括玻璃纤维、碳纤维、有机合成纤维、陶瓷纤维等。主要用于垫片、软填料、油封、防尘密封等。矿物纤维耐酸、碱、耐油，温度可达450。(3)弹塑性橡胶和塑料。橡胶分为天然橡胶和合成橡胶。橡胶主要用于垫圈、成型填料、软填料、油封、防尘密封等。塑料包括氟塑料、尼龙、酚醛塑料、聚乙烯、聚四氟乙烯等。主要用于垫片、成型填料、软填料、硬填料、防尘密封、活塞环、机械密封等。耐酸、耐碱、耐油。特氟隆能承受高达300的温度。(4)无机材料石墨和工程陶瓷，如氧化铝陶瓷、滑石陶瓷、金属陶瓷二氧化硅等。主要用于垫片、软填料、硬填料、密封件、机械密封件、间隙密封件等。耐酸耐碱，最高可达800。(5)金属材料黑色金属包括碳钢、铸铁、不锈钢等。有色金属包括铜、铝、锡、铅等。硬质合金包括钨钴硬质合金、钨钴钛硬质合金等。贵金属包括金、银、铟、钽等。主要用于垫片、软填料、硬填料、成型填料、防尘密封、机械密封、间隙密封等。耐酸耐碱，最高可达450。贵金属主要用于高真空、高压、低温等场合。垫片密封是最常见的静态密封形式。在两个连接件的密封面之间垫上不同材料的密封垫，然后拧紧螺纹或螺栓，使密封垫产生弹塑性变形，填充密封面的凹凸不平，从而达到密封的目的。一种是垫圈密封，两个密封面之间没有相对位移的密封是静态密封。压力容器的缸盖和气缸的密封、减速器壳和盖的密封、内燃机的气缸和气缸盖的密封都属于静态密封。在第三部分，法兰之间、法兰和法兰盖之间、轴承端盖和箱体之间的静态密封，通过精确研磨两个密封面来消除间隙，并通过外部压力来确保密封。在实际使用中，密封面通常涂有密封剂以提高密封性。密封面的表面粗糙度Ra约为25毫米。在自由状态下，两个密封面之间的间隙不超过0.05毫米。它主要用于密封气缸的接合面，如燃气轮机和燃气轮机。O型圈密封寿命长，结构紧凑，拆装方便，密封性能好。根据不同的材料，可在-100260的温度范围和100兆帕的压力下使用。3、O形密封圈，如果在较高或较低的温度和压力条件下工作，可以使用金属空心O形密封圈，它可以在280兆帕的压力下工作，温度范围是-250 650。通过刮压将密封胶涂抹在待压的两个面上，密封胶的润湿性将密封面的不平部分填满，形成一层薄膜，可以有效的起到密封作用。密封严密，方法简单，效果好，但耐温性差，通常在150以下使用。4.密封胶密封。第4节。动态密封。两个密封面之间相对运动的密封是动态密封。通常它是静态的和运动的，这不仅保证了可靠的密封，而且防止了相对运动的元件之间的摩擦和磨损，损坏了密封，并保证了密封的一定的使用寿命。根据相对运动的类型，分为动密封和动密封。动密封主要用于直线或往复式机械，如液压千斤顶、举升平台和其他液压机械，以及发动机气缸和活塞之间的密封。本章主要讨论旋转动态密封。非接触式动态密封间隙密封是一种通过防止相对运动部件的配合面之间的小间隙泄漏来实现的密封。其工作原理基于流体粘性摩擦理论，即当油通过间隙时，存在一定的粘性阻力。离心密封主要利用轴旋转时产生的离心力将泄漏的润滑油甩回油室。还有一个螺旋槽直接形成在轴上。甩油环安装在轴承附近，将油甩回。螺旋槽的旋转方向应确保油在轴旋转期间被抛入油室，而不是相反。这种密封通常只能用在单向旋转的轴上。迷宫式密封迷宫式密封是通过在要密封的表面上加工几个弯曲的凹槽来形成迷宫式的“弯曲路径”，使得泄漏的介质在凹槽中产生压降，并且不能顺利通过，从而形成密封。弯曲路径的布置可以是轴向的或径向的。当使用轴向弯曲路径时，如果轴的热膨胀相对较大或者设计不严格，则可以使旋转板与固定板接触，因此通常建议径向布置轴。工作时，凹槽涂有油脂以增加密封效果。接触式动态密封密封密封环密封梯形槽形成在轴承的端盖中，毡环(根据标准选择)放置在梯形槽中以与轴紧密接触。这种密封主要用于油脂润滑场合。结构简单，使用方便，但摩擦力大，仅适用于线速度小(不超过45m/s)的场合。如果轴与密封毡环接触的表面经过抛光且毡质量高，线速度可达78m/s。毡环密封是标准零件。毡圈和沟槽的尺寸应根据轴的直径确定。两个毡圈也可以并排放置，以增强密封效果。(2)O形环密封当O形环用作动态密封时，它们主要用于移动密封，如活塞和活塞杆的密封。当圆周速度小于2m/s时，也可用于旋转密封。本发明结构简单，密封可靠。摩擦阻力非常小，凹槽尺寸小，易于制造，因此应用广泛。它的主要缺点是(3)唇形密封唇形密封依赖于唇形密封的唇部与待密封的表面紧密接触。有多种不同形状的唇形密封圈。加载方便，更换快捷，但与O型圈相比，它存在结构复杂、体积大、摩擦阻力大的缺点。在许多情况下，它已被O形密封圈取代。现在主要用于往复运动的零部件。唇形密封圈的密封唇方向应朝向密封部位，即开口应朝向密封介质，以起到密封作用。(4)油封油封靠其弯曲的橡胶弹力和附加环形螺旋弹簧的紧固作用紧紧地套在轴上，堵住泄漏间隙，达到密封效果。这是旋转轴的密封。典型油封截面形状见图。油封在自由状态下的内径小于轴的内径，即它有一定的过盈量，这将在轴上产生一定的紧固力。由于介质压力的作用，油封的腰部也会在轴上产生一个弹力，弹簧会产生一个力，该力可以在任何时候自动拧紧并补偿轴。油封广泛应用于汽车、工程机械、机床等机械中，因此油封的种类很多，根据其结构一般可分为骨架型和无骨架型两大类。骨架是一个金属加强环，以提高油封的刚性。油封有很多种，其中大多数已经标准化，并根据工作条件和轴尺寸进行选择。软填料密封是将各种适合密封材料的软填料压入需要用压盖密封的缝隙中，达到密封效果。适合轴旋转的线速度不超过10m/s，软填料密封发热磨损严重，使用寿命不超过半年。通过重新压缩端盖，可以补偿填料的磨损。膨胀环通常是由金属制成的有缺口的弹性环。放入凹槽后，外环通过膨胀环自身的弹性与壳体紧密连接，不会随轴旋转。由于介质压力的作用，膨胀环的一个端面紧压在膨胀环槽的一侧产生相对运动，用液体润滑和堵塞，从而达到密封效果。膨胀环密封可用于密封往复运动部件和旋转部件。第五节机械密封，又称端面密封，属于接触式动态密封，常用于密封泵、釜、压缩机、液压设备及其他类似设备的转轴。适用于高压、高温、高速或低温、真空等场合，也适用于酸、碱等强腐蚀性介质的密封。1-压盖；2-静态环；3-静环密封环；4-移动环；5-动态环密封环；6-推环；7-弹簧；8-定位螺钉；9-弹簧座；10驱动螺钉；11-外壳；12-防转销、1、单端面和双端面，机械密封有多种类型，可根据不同的结构特点进行分类，以便合理选择。常用的分类方法有：单端面密封，只有一对静环和动环。具有两对摩擦表面a和b的双面密封。通过将加压密封液体引入密封腔C，双端密封可以将气相密封变为液相密封，并且因为密封液体的压力通常高于待密封介质的压力，所以可以有效地防止介质的泄漏。当弹簧置于工作介质中时，内部型和外部型称为内部型。当弹簧置于工作介质之外时，它被称为外部型。外部弹簧不与介质接触，便于观察和维护，但介质的作用力与弹簧的作用力相反，当介质压力变化较大时，会造成不良后果。当介质压力大，弹簧弹力裕度不够大时，可能会发生泄漏；另一方面，当介质的压力很小时，弹簧力可能很大，这导致静环和动环被压得太紧，在摩擦表面上造成划痕。内部机械密封处于良好的应力下，并且通常仅在密封部件和螺旋时使用平衡型和非平衡型根据摩擦面上介质压力产生的比压来划分。非卸载型称为非平衡型。部分卸载称为部分平衡型。所有卸载称为全平衡型。卸载越多，摩擦端面上的比压越小，这可以减少端面的磨损。然而，如果比压太小，密封面可能会被推开而泄漏。因此，应根据使用情况确定卸载量。第6节其他密封件，铁磁流体密封件如下所述。在要密封的间隙中(通常间隙很小，大约在0.050.12mm)，填充有铁磁流体。在磁场的作