章5-密封件设计.ppt

1、第5章，密封结构设计，5.1概述5.2静态密封结构5.3动态密封结构5.4特殊密封结构，5.1概述1。密封结构的功能和类型密封结构的功能是创造一个相当封闭的空间。不同产品的密封功能和要求不同。密封结构的主要功能是保证产品的可靠工作，实现产品的设计功能和效率。例如液压和气动系统、发动机和空气压缩机的密封。一般来说，这类产品对密封性要求较高。对于包含、储存和运输材料的产品，密封的主要功能是防止泄漏。如冰箱门、打印机墨盒、散热器、输油管、输气系统等的密封。此类产品的密封要求主要取决于泄漏造成的影响程度，泄漏影响越大，密封要求越高。密封方法有很多种，可根据密封材料、工艺、结构特点和效果进行分类。由于产

2、品的密封结构通常在结合面上，根据密封结构的运动状态，密封结构通常分为静态密封和动态密封。静态密封是指在相对静态的接合面上的密封结构。静密封主要用于各种固定接头，需要用一定的压力密封才能保持密封效果。静密封可分为垫片密封、填料密封、胶密封、螺纹密封、管箍密封、自密封等。动态密封是指运动接触面之间的密封，典型的例子是活塞和气缸之间的密封。动态密封的方法很多，根据密封状态可分为接触密封和非接触密封；根据实施和结构特点，可分为填料密封、机械密封、动态密封、迷宫密封等。2.密封结构材料密封材料的种类和形式很多，应合理选择。选择密封材料的主要因素包括：产品特性(如工作温度、接触介质、运动条件等)。)密封要

3、求(可靠性、耐用性等。)密封方法、维护和修理(易于组装和拆卸、互换性、频率等。)加工、制造工艺和成本因素等。常用的密封材料有：金属：铜垫片、钢垫片(冲压成型，用于密封发动机缸体等)。聚四氟乙烯：模制件主要用于重要的阀门；原材料带，用于管道和燃气管道接头的螺纹密封。橡胶：用于密封低压无腐蚀管道的堵水门和对接接头。密封圈：O型圈、V型圈、Y型圈、唇形圈等。由橡胶、聚氨酯等制成。标准化零件，广泛用于液压和气动系统的动态和静态密封。毛毡：机械系统油封。密封剂：环氧树脂、酚醛树脂、氯丁橡胶等。根据连接材料和密封要求选择。5.2。静态密封结构。1.垫圈密封。金属或非金属垫片夹在密封接合面之间，实现密封。垫

4、圈密封需要对垫圈施加一定的压力，这使得垫圈变形并填充间隙。垫片密封通常采用螺纹紧固件施加预紧力，机械结构中采用法兰简单有效。图5-1显示了法兰连接常用的垫片密封结构。其中，图5-1(a)和图5-1(d)所示的垫片为非金属软垫片，适用于设备和管道的连接和密封。垫片面积大，法兰受力均匀，但螺栓预紧力大。图5-1(e)采用金属垫片，主要用于连接压力管道的接头。机械设备和液压系统中使用的螺纹塞和管接头也用垫圈密封，如图5-2所示。图5-2(a)和图5- 2(c)使用非金属软垫，在拧紧螺纹时容易变形，用于低压场焊接。当使用非金属软垫片时，图5-2(d)和图5-2(e)适用于低压，金属垫片可用于高压场合。

5、图5-2 (f)采用金属锥形垫片，适用于高压管道，压力可达250兆帕。填料密封填料密封使用橡胶等软材料，通过挤压变形填充密封间隙。菲古尔图5-3(a)用于连接和密封可拆卸的刚性管，密封位置可调；图5-3(b)与螺纹连接密封结合使用，用于不重要的小直径密封；图5-3(c)允许管接头轴向膨胀和收缩，用于密封不重要的管道连接。图5-4显示了两种填料密封结构，可用于重要的管道连接，如啤酒和葡萄酒、饮料和化工原料生产的输送管道。O形密封圈O形密封圈有一系列产品，使用方便。o型圈由各种材料制成，最常见的是耐油橡胶制品。此外，还有聚氨酯、聚四氟乙烯和金属。图5-5显示了非金属O形密封圈的常见结构。图5-6显

6、示了金属O形密封圈的常见结构。金属O型圈分为充气型和自紧型。充气型是用惰性气体填充环，可以增加环的弹性，用于高温场合。自紧式是在环的内圆周上开几个小孔，介质进入环内使环自紧，用于高压场合。金属O型圈具有优异的密封性能，适用于高温、高压、高真空和低温。对于其他密封结构，自密封依赖于介质压力来提高密封性能，压力越大，对密封的影响越大。图5-7显示了几种自密封结构。如图5-8所示，通常需要在螺纹处放置密封剂、麻线或聚四氟乙烯原材料带，以提高密封效果，这通常用于管道连接。研磨面密封是指通过对结合面进行精细研磨来消除间隙，然后通过螺栓施加压力来形成密封结构，如图5-9所示，这种密封结构常用于垫圈不能用于

7、密封的场合。5.3，动态密封结构，1。毡密封毡密封主要用于机械转轴的延伸轴承盖，以及滑动件与导轨连接处的外露端进行保护。毡密封结构简单，成本低，但容易弄脏和失效，不适合高速现场粘接。图5-10显示了轴承盖用毡密封的几种结构。2.唇环密封唇环以其纯横截面形状命名。如图5-11所示，唇形环通常具有金属框架和螺旋弹簧，它们起自紧作用。唇环是一系列产品，具有不同的横截面和结构形式。尺寸系列可在设计手册中找到。图5-11是一种常见的唇环。唇形环主要用于密封旋转轴，特别是当机械由液体油脂润滑时，密封效果好，俗称油封。图5-12是安装唇环的要求，可以根据具体的应用场合更换胶条。图5-13是几个唇环的使用说明

8、。3.形成与唇环外观相似但一般没有骨架的环密封，其目的不同于唇环。图5-14显示了普通模制密封圈的结构类型。通常，模制密封环是根据它们的横截面形状来命名的，例如V形环、Y形环、U形环和L形环。形成密封圈的常用材料有合成橡胶、布质橡胶、合成塑料等。它们也可以由皮革、铝、铜和不锈钢制成，通常通过压缩成型，由塑料和金属制成的密封环也可以通过机械加工形成。模压密封圈主要用于液压缸和气缸的活塞杆和活塞的动态密封，以及轴和孔的密封。它可以单独使用，也可以分组使用，结构简单，摩擦阻力小。模制密封圈的内径和外径有一定的余量，安装后会变形，并可通过介质压力形成自紧密封。轴和孔的模制密封圈的安装结构不同。图5-1

9、5显示了V形环密封活塞杆的典型结构。图5-16显示了带有V形环的密封活塞的典型结构。图5-17和5-19分别是用于密封液压缸的活塞或活塞杆的U形环、L形环和J形环的典型结构。4.非接触式密封浮环密封是利用特殊结构形成油膜屏障区，实现气箱隔离，主要用于密封干气密封是密封面之间由空气形成的特殊屏障区，以达到密封的目的。主要用于旋转式空气压缩机的轴封。图5-22显示了干气密封的工作原理。5.4、特殊密封结构，产品的密封要求满足其功能需求，特殊用途的产品有特殊的密封要求。结合具体需求和产品介绍了几种密封结构。图5-23所示的结构称为铁磁流体密封。铁磁性超细颗粒在低挥发性液体即铁磁流体中形成稳定的胶体溶液。铁磁流体受到密封间隙中磁场的影响，形成强液膜以防止泄漏。铁磁流体是液体，与旋转轴没有摩擦。铁磁流体密封用于高速、高真空和其他密封领域。图5-24显示了三种特殊的管道密封结构。图5-24(a)结构简单，密封可靠，适合快速拆装。图5-24(b)通过螺母和锥面将扩口连接管连接到锥面上，适用于连接薄壁金属管，如液压系统；图5-24(c)管道连接是通过球窝实现的，球窝允许两个不同轴线的管道连接以及连接位置的相对偏差。图5-25显示了高压容器的几种密封结构。图5-25(a简单，工作压力为2050兆帕；图5-25(b)要求低，预紧力小，具有自密封功能，工作压力为20