實用機械密封技術問答

1、第一章機械密封原理1、什么是機械密封？機械密封是一種流體旋轉機械的軸封裝置。比如離心泵、離心機、反應釜和壓縮機等設備。由于傳動軸貫穿在設備內(nèi)外，這樣，軸與設備之間存在一個圓周間隙，設備中的介質(zhì)通過該間隙向外泄漏，如果設備內(nèi)壓力低于大氣壓，則空氣向設備內(nèi)泄露，因此必須有一個阻止泄露的軸封裝置。軸封的種類很多，由于機械密封具有泄漏量少和壽命長等優(yōu)點，所以當今世界上機械密封是這些設備最主要的軸封密封方式。機械密封又叫端面密封，在國家有關標準中是這樣定義的：“由至少一對垂直于旋轉軸線的端面在流體壓力和補償機構彈力（或磁力）的作用以及輔助密封的配合下保持貼合并相對滑動而構成的防止流體泄漏的裝置?！?、機

2、械密封由哪幾部分組成？機械密封近年來發(fā)展很快，根據(jù)不同的工況出現(xiàn)了各種各樣的結構，但無論哪種結構都由以下四部分組成：第一部分是由動環(huán)和靜環(huán)組成的密封端面，有時也稱為摩擦副。第二部分是由彈性元件為主要零件組成的緩沖補償機構，其作用是使密封端面緊密貼合。第三部分是輔助密封圈，其中有動環(huán)和靜環(huán)密封圈。第四部分是使動環(huán)隨軸旋轉的傳動機構。3、機械密封是怎樣實現(xiàn)密封的？機械密封的Z構如圖1所示：軸通過傳動座（6）和推環(huán)（4）,帶動動環(huán)（2）旋轉，靜環(huán)（1）固定不動，依靠介質(zhì)壓力和彈簧力使動靜環(huán)之間的密封端面緊密貼合，阻止了介質(zhì)的泄漏。摩擦副表面磨損后，在彈簧（5）的推動下實現(xiàn)補償。為了防止介質(zhì)通過動環(huán)與

3、軸之間泄漏，裝有動環(huán)密封圈（3）;而靜環(huán)密封圈（7）則阻止了介質(zhì)沿靜環(huán)和壓蓋（8）之間的泄漏。4、有人把輔助設施也作為機械密封的組成部分，你認為如何？長期的實踐證明，輔助設施的作用不可忽視。從國外進來的泵，在提供的機械密封圖紙上，不僅有密封結構圖，而且在這張圖上明確地畫出了輔助設施的安裝圖，并注明輔助設施的種類和數(shù)量。國內(nèi)的制造廠有的開始注意這個問題；有的還沒認識，這是不應該的。輔助設施不僅起冷卻和潤滑作用，還可改善密封的工作環(huán)境，從而減少泄漏量和延長使用壽命。因此有人不輔助設施看作是機械密封的組成部分。無疑，這一觀點將被越來越多的人接受。5、機械密封有哪些種類？機械密封被廣泛地應用于各種流體

4、旋轉機械的軸封，工況不同，使用的密封也不同。按使用條件和設備可分為高速和普通機械密封；高壓和低壓機械密封；高溫、常溫和低溫機械密封；泵用、壓縮機用和釜用機械密封以及耐腐蝕機械密封和抗顆粒的機械密封等。通常都按機械密封的結構和原理來分類，例如旋轉式和靜止式機械密封；內(nèi)流式和外流式機械密封；平衡型和非平衡型機械密封等，下面將分別敘述。6、何為旋轉式和靜止式機械密封？各有何特點？按補償機構彈性元件的運動狀況，可分為旋轉式和靜止式機械密封。補償機構隨軸旋轉的稱為旋轉式機械密封（圖2）:補償機構不旋轉的（安裝在壓蓋內(nèi)）稱為靜止式機械密封（圖3）。補償機構旋轉時易產(chǎn)生質(zhì)量不平衡，同時消耗攪拌功率，因此，旋

5、轉式密封不能用于高速；而靜止式密封可用于高速。但是旋轉式密封安裝較方便，所以，普通的機械密封大多采用旋轉式結構。7、內(nèi)裝式和外裝式密封有何區(qū)別？按靜環(huán)的安裝位置可分為內(nèi)裝式和外裝式機械密封。靜環(huán)裝于密封壓蓋（或相當于密封壓蓋的零件）內(nèi)側（即面向主機工作腔側）的機械密封稱為內(nèi)裝式機械密封（如圖1）;反之，在密封壓蓋的外側安裝靜環(huán)時稱為外裝式機械密封（圖4）。內(nèi)裝式機械密封可用于溫度和壓力較高，以及介質(zhì)對動環(huán)及彈性元件的腐蝕性不高的工況。外裝式機械密封適用于低壓（或負壓）和介質(zhì)具有腐蝕性的工況。8、什么叫內(nèi)流型和外流型機械密封？密封流體在密封端面間的泄露方向和離心力方向相反的機械密封稱為內(nèi)流型機械

6、密封；密封流體在密封端面間的泄露方向與離心力方向相同時稱為外流型機械密封。一般情況下，內(nèi)流型機械密封多出現(xiàn)在內(nèi)裝式機械密封中（如圖1、2、3）,而外裝式機械密封多屬于外流型機械密封（如圖4）。由于外流型泄漏方向和離心力方向相同，所以，外流型機械密封泄漏量較大。因此，石油化工流程泵大都選用內(nèi)流型機械密封。只有在壓力和溫度不高的腐蝕性介質(zhì)中才選用外流型機械密封。9、多彈簧和單彈簧機械密封有什么區(qū)別？按補償機構中彈簧的數(shù)量可分為多彈簧和單彈簧機械密封。補償機構中有多個彈簧的密封稱為多彈簧機械密封（圖5）;補償機構中只有一個彈簧的機械密封稱為單彈簧機械密封（圖6）。多彈簧機械密封又稱小彈簧機械密封，這

7、種結構軸向尺寸較小，可用改變彈簧數(shù)量的方法改變彈性力，軸向力較均勻，適用于高速機械密封，在腐蝕性介質(zhì)中不宜采用。單彈簧機械密封又稱大彈簧機械密封，密封結構較為簡單。有的密封型式還用彈簧傳遞扭矩。國產(chǎn)密封應用大彈簧較多，但不能用于高速。10、補償機構除了用彈簧外，還有什么機構？補償機構的作用是使密封端面緊密貼合，為達到此目的，采用的方法有兩種，一是彈性力，而是磁力。只有在系統(tǒng)內(nèi)壓力較低時采用磁力機械密封（圖7）,大多數(shù)都用前者。除了用彈簧形成彈性力外還有用波紋管的，稱為波紋管式機械密封。波紋管的材料可用橡膠、聚四氟乙烯（圖8a）和焊接的金屬薄片等（圖8b）。11、平衡型和非平衡型密封是怎樣劃分的

8、？根據(jù)密封面上介質(zhì)載荷的作用情況可分為平衡型和非平衡型密封（圖9）。非平衡型：載荷系數(shù)K>1.0的密封稱為非平衡型密封，換言之，由介質(zhì)壓力變化引起端面比壓的增量大于或等于介質(zhì)壓力的增量。平衡型：載荷系統(tǒng)KV1.0的密封，也就是由介質(zhì)壓力變化引起的端面比壓的增量小于介質(zhì)壓力的增量，稱為平衡型密封。12、雙端面密封有何特點？根據(jù)密封端面的數(shù)量和布置方式可分為單端面、雙端面及多端面機械密封。兩組密封端面“背靠背”（圖10a）或“面對面”（圖10b）布置的密封叫雙端面機械密封。對于工作介質(zhì)有毒、易爆、易燃、易揮發(fā)、易結晶、高溫、低溫或工作介質(zhì)是氣體，或?qū)τ诟哒婵斩鹊拿芊猓捎秒p端面密封。此時雙端

9、面之間的密封腔引入封液進行堵封、潤滑和冷卻。一般情況下封液選用潔凈和潤滑性好的介質(zhì)。13、什么工況采用串聯(lián)機械密封？兩組或兩組以上同向布置的單端面機械密封組成串聯(lián)機械密封（圖11）。這種密封方式使密封腔的壓力逐級降低，介質(zhì)不至外漏。串聯(lián)密封一般情況下很少采用，只有在壓力很高時采用。14、波紋管式機械密封有何特點？補償機構為波紋管，其中一個密封環(huán)（動環(huán)或靜環(huán)）和波紋管制成一個整體，中間沒有輔助密封圈（見圖8）,因此減少了一個泄漏點；同時減少了補償機構的摩擦阻力，改善了追隨性；對于焊接金屬波紋管密封（圖8b）使用溫度不受輔助密封圈的限制；對于四氟波紋管密封（圖8a）可用于腐蝕性介質(zhì)中。其缺點是有的

10、波紋管彈力較小，需加輔助彈簧，如（圖8a）所示。15、什么是集裝式密封？有何特點？集裝式機械密封是將普通的機械密封、軸套和密封壓蓋預先組合成一個整體，將其安裝在泵上后，不做任何調(diào)整（包括彈簧的壓縮量），只固定軸套和壓蓋，再把剖分式卡環(huán)取下（圖12中的A）即可投入使用。由此可見，卡環(huán)的（軸向）寬度等于彈簧的壓縮量，并且，從外部就可以知道該值的大小和變化情況。事先組裝，容易保證密封的安裝質(zhì)量，可減少因安裝不良引起的失效，尤其是對于雙端面密封更是如此。近年來，集裝式密封發(fā)展很快，因卡環(huán)的結構、軸套與軸的傳動以及軸與軸套之間的密封等方面的不同，出現(xiàn)了許多種集裝式密封。16、國產(chǎn)104和B104型機械密

11、封簡介國產(chǎn)104型機械密封為內(nèi)裝、內(nèi)流、單端面、單彈簧、非平衡型密封，輔助密封圈有V形和O形兩種型式（圖13）。B104型機械密封中的字母"B'表示平衡型密封，其余結構和104型完全相同。B104型密封相當于舊標準（JB1472-75）的110型（GY型）。兩種密封型式工作條件基本相同，僅壓力不同。密封腔內(nèi)的溫度-2080C,轉速不大于3000r/min介質(zhì)為清水、油類及其他弱腐蝕性液體。104型密封腔中的壓力為00.8MPa,而B104型適用壓力為0.63.0MPa。經(jīng)過二十多年的實踐，證明這兩種密封結構簡單，使用可靠。因此，在國產(chǎn)離心泵上得到了廣泛應用。本書以這兩種國產(chǎn)機

12、械密封為主，結合其他結構型式（包括進口的密封），就有關的技術問題和故障分析等，以“問答”的形式加以敘述。第二章機械密封的基本元件17、對機械密封的密封環(huán)有哪些要求？密封環(huán)是動環(huán)和靜環(huán)的總稱（下同），是構成機械密封最主要的元件。密封環(huán)在很大程度上決定了機械密封的使用性能和壽命，因此，對它提出了一些要求。1 ）有足夠的強度和剛度。在工作條件下（如壓力、溫度和滑動速度等）不磨損，變形應盡量小，工作條件波動時仍能保持密封性。2 ）密封端面應有足夠的硬度和耐腐蝕性，以保證工作條件下有滿意的使用壽命。3 ）密封環(huán)應有良好的耐熱沖擊能力。為此，要求材料有較高的導熱系數(shù)和較小的線膨脹系數(shù)，承受熱沖擊時不至于開

13、裂。4 ）密封環(huán)匹配應有較小的摩擦系數(shù)和良好的自潤滑性，密封環(huán)材料與密封流體還要有很好的浸潤性。工作中如發(fā)生短時間的干摩擦，不損傷密封端面。5 ）密封環(huán)應力求簡單、對稱并優(yōu)先考慮用整體型結構。也可采用組合式（如鑲裝式）密封環(huán)，盡量避免用密封端面噴涂式結構。6 ）密封環(huán)要容易加工制造，安裝和維修要方便，價格要低廉。18、摩擦副匹配要考慮哪些因素？摩擦副一般都選擇一軟一硬的配對。目前軟環(huán)多選用碳-石墨（以下簡稱石墨），硬環(huán)的材質(zhì)種類很多（見“27”）。只有在特殊情況下，如介質(zhì)中含有固體顆粒、有結晶析出或高粘度流體中才選用硬對硬的配對。當選用一軟一硬的配對時硬環(huán)端面的寬度比軟環(huán)寬，在硬對硬的材質(zhì)中可

14、不受此限制。為減少泄漏量和機械雜質(zhì)進入密封端面的可能性，盡量采用內(nèi)裝內(nèi)流式密封結構。選擇導熱性良好的材料做動環(huán)，以散出較多的熱量，降低密封端面的溫度。為保證密封環(huán)的整體強度和剛度，環(huán)的壁厚不可太薄。對于導熱性良好的材料，增加環(huán)厚有利散熱；對于導熱性欠佳的材料厚度可小些。對于所受壓力較高的密封環(huán)，要從力學角度另行設計，必要時采取加固措施。環(huán)的形狀要軸對稱，以減少其不對稱的機械變形和熱變形。動環(huán)做補償環(huán)時，例如國產(chǎn)104和B104型密封環(huán)（圖13、圖14）,動環(huán)和軸（軸套）的（直徑）間隙為0.400.60mm,以防止動環(huán)在工作中卡住而失去補償能力；靜環(huán)內(nèi)徑要比軸（軸套）大12mm避免兩者摩擦。密封

15、端面的寬度是個重要參數(shù)，要綜合考慮。19、密封端面的寬度要考慮哪些因素？密封端面的寬度一般是首先決定軟面的寬度，硬面寬度自不待說。泄漏量與端面寬度關系不大。但是，從產(chǎn)生的摩擦熱量來說窄一些好，產(chǎn)生的熱量較少，溫度梯度小，熱變形也小，磨損較均勻；從受力角度考慮過窄不利，破壞和變形的可能性增加了。同時，密封端面的直徑又是載荷系數(shù)的函數(shù)。因此，密封端面的寬度應綜合考慮。一般地講，對普通介質(zhì)密封端面隨直徑的增大而加寬。壞直徑（mm劃、覽（mm206024601004610020057對于輕燒類介質(zhì)，端面寬度比普通介質(zhì)中寬一些，而高速機械密封，端面寬度相對地窄一些，否則發(fā)熱量太大，不能正常運轉，一般在3

16、mm右。20、對密封環(huán)有哪些主要的技術要求？1 ）密封端面的平面度不大于0.0009mm（即三個單色光干涉帶）；硬質(zhì)材料密封端面粗糙度R值不大于0.2科m（相當于）；軟質(zhì)材料密封端面粗糙度R值不大于0.4m（相當于）；表面不應有裂紋、劃傷、氣孔和疏松等影響使用性能的缺陷。2 ）密封環(huán)的密封端面與輔助密封圈接觸的端面平行度按GB1184-80的7級精度規(guī)定。3 ）密封環(huán)端面與安裝輔助密封圈的內(nèi)（或外）圓表面的垂直度應按GB1184-80的7級精度的規(guī)定。4 ）密封環(huán)與輔助密封圈接觸部位的表面粗糙度R值不大于3.2m；外圓或內(nèi)孔尺寸公差為hg或Hgo上述要求是對普通泵用機械密封的密封環(huán)而言，對轉速

17、較低的釜用機械密封可適當放寬或參考相應的標準，而對高速機械密封則要求更高。21、密封端面的平面度怎樣檢測？平面度（也稱平直度）是密封環(huán)很重要的一個質(zhì)量指標，要求在0.0009mm以內(nèi)，這樣的數(shù)量級用普通的量具是無法測量的，既準確又迅速的方法是用光干涉法。它需要一個光學平晶和單色光源，一般用鈉光燈。檢測時，將平晶放到被檢的密封端面上，斜上方用鈉光燈照射（圖15）檢查干涉條紋的數(shù)量。鈉光的波長為0.6m,每個干涉條紋為半個波長，即一條干涉條紋為0.3m,由干涉條紋的數(shù)量即可確定密封端面的平面度。22、怎樣確定干涉條紋的數(shù)量？密封端面的平面度不同，條紋的種類也不同。圖16表示了幾種平面度合格的圖像，

18、至于不合格的圖像各式各樣未予繪出。圖16a是平直的條紋，表明密封端面的平面度接近光學平晶的平面度，顯然這種平面度最高；圖16b是彎曲的條紋，干涉條紋數(shù)在一條以內(nèi)，即小于0.3科m圖16c也是彎曲的條紋，干涉條紋為二條，平面度在0.6m以內(nèi)；圖16d是同心圓狀的干涉條紋，如果是從平板研磨后取下來檢驗平面度，這說明端面的內(nèi)緣高，外緣較低，同心圓數(shù)量越多，其內(nèi)外緣高低差別越大。對壓力不高的密封不能超過3個同心圓（按平面度0.0009mm控制），否則密封端面泄漏量過大。在壓力較高的平衡型密封中，可能將密封端面推開，因此，如出現(xiàn)同心圓狀的條紋，不要超過2個。平面度檢驗時務必經(jīng)拋光后才能進行，否則，表面光

19、潔度不夠，條紋照射不出來，尤其對石墨環(huán)更是這樣。此外，平晶和密封端面要擦干凈，不得有水分和灰塵，平晶要精心保管，避免將面擦傷。為了保證檢驗的精度，還應對平晶定期效驗。23、為什么對密封端面的粗糙度要求很高？密封端面越光潔，承載能力越大，尤其是端面比壓大的密封更顯得重要。密封端面粗糙度不同，承載面積差別很大。有人只將密封端面研磨后就安裝使用，由表1可知，此時只有40%勺承載面積，顯然端面比壓增加1.5倍。假如端面比壓為0.4MPa,實際上將達到1.0MPa。對碳化鴇環(huán)和石墨配對的摩擦副，由于硬度和彈性的不同就有可能在碳化鴇環(huán)表面的高點處，因局部壓力過大而發(fā)熱甚至裂紋，石墨環(huán)表面將磨出細微的環(huán)狀溝

20、紋。泵的振動和動靜環(huán)的不同心，會加劇這種磨損。被磨損掉的石墨存在于密封端面之間，形成了磨粒磨損，使磨損變得更加劇烈，泄漏出來的介質(zhì)含有石墨的顆粒而呈現(xiàn)黑色。很多密封安裝后，開泵出現(xiàn)這種現(xiàn)象，其原因在于密封端面不光潔或不平。表1不同粗糙度的承載面積加工方式精車磨加工研磨拋光粗糙度/科m10510.1承載面積/%412409524、動環(huán)有幾種？各有何特點？動環(huán)可分為非補償型和補償型兩種。在靜止型機械密封中，采用非補償型動環(huán)，這種動環(huán)緊固在軸上（圖17）,有的用軸套壓緊在軸上（圖3）,顯然，這類動環(huán)不能浮動。補償型動環(huán)廣泛地應用于旋轉型機械密封中。密封端面磨損后，動環(huán)在彈性力作用下，自動補償，動環(huán)和

21、軸套的密封方式靠輔助密封圈實現(xiàn)。目前，動環(huán)在結構上的差異很大，根據(jù)動環(huán)和軸套的密封方法可歸納為三大類：輔助密封圈軸向安裝的動環(huán)、輔助密封圈徑向安裝的動環(huán)和帶波紋管的動環(huán)。輔助密封圈軸向安裝的動環(huán)（圖18）,靠彈簧力壓緊密封圈來實現(xiàn)密封。彈簧力可視為不變化，密封可靠、使用壽命長、安裝較方便，從而得到廣泛應用。輔助密封圈徑向安裝的動環(huán)（圖19）,靠密封圈的過盈和彈性實現(xiàn)密封，其材料大多用聚四氟乙烯和合成橡膠。隨著使用時間的延長，這兩種材料分別出現(xiàn)冷流變形和老化而喪失彈性。有文獻記載，這種結構的密封，有40%的失效發(fā)生在輔助密封圈部位。第三種動環(huán)是指波紋管型密封，將動環(huán)和波紋管制成一個整體（圖8）,

22、故不需要動環(huán)密封圈。25、靜環(huán)有幾種？靜環(huán)安裝在機器設備的殼體、壓蓋、法蘭等靜止部位上，它與動環(huán)組成的密封端面防止介質(zhì)泄漏，也有補償環(huán)和非補償環(huán)之分。當補償機構設計在動環(huán)一側時，密封端面磨損后，靜環(huán)不能進行補償，叫做非補償型靜環(huán)。反之，稱為補償型靜環(huán)，當密封端面磨損后，靜環(huán)在彈性元件作用下，做軸向移動進行補償。非補償型靜環(huán)應用較多，都用于旋轉型密封。靜環(huán)與壓蓋的密封和固定方式有兩種，一是浮動型，一是固定型。具體的結構種類很多，圖20和圖21給出了較為典型的結構。26、目前應用的密封環(huán)有哪些種類？根據(jù)制造方法和材料的不同，目前應用的密封環(huán)有整體式密封環(huán)（用同一種材料制造）、組合式密封環(huán)、表面堆焊

23、硬質(zhì)合金和噴涂陶瓷等多種結構。27、整體式密封環(huán)有哪些種類？這種密封環(huán)因用同一種材料制成，材料的性能在密封環(huán)的各個部位均勻一致，沒有組合式密封環(huán)泄漏和分離的缺陷，也沒有電化學腐蝕的可能。制造軟環(huán)大都用石墨，制造硬環(huán)時可用各種合金鋼，如軸承鋼（GCr9）、高速鋼（W18Cr4V及其他合金鋼（如40Cr、3Cr13等），也有的用合金鑄鐵（如硅、銘和饃鑄鐵）。采用這些材料時，都要輔之以適當?shù)臒崽幚砉に?，以提高其硬度和耐磨性。這類材料價格較低，如果使用恰當，也有較長的壽命。為了進一步提高硬度和延長使用壽命，可采用硬質(zhì)合金制造。常用的硬質(zhì)合金為鉆基碳化鴇，性能較好，但價格高。鋼結硬質(zhì)合金的價格較低。為了

24、提高在腐蝕介質(zhì)中的腐蝕性，有饃基碳化鴇，而哈氏合金有更高的耐蝕性，但價格昂貴。此外，還有用碳化硅及其他陶瓷材料制造的密封環(huán)。28、為什么出現(xiàn)組合式密封環(huán)？碳化鴇等材料有優(yōu)良的性能，但是價格高，加工困難，限制了它的使用。為解決這個矛盾，出現(xiàn)了組合式密封環(huán)。密封端面采用硬質(zhì)合金，密封環(huán)的基體（稱為環(huán)座）則用普通材料制成。為解決硬質(zhì)合金環(huán)和環(huán)座之間的聯(lián)接和密封，產(chǎn)生了熱裝式、帶密封圈式、焊接和釬焊四種組合式密封環(huán)。29、帶O形圈的組合式密封環(huán)結構怎樣？這種組合式密封環(huán)在硬質(zhì)合金環(huán)與環(huán)座之間用H7/g8的滑動配合。在兩者配合圓柱面間置一聚四氟乙烯或合成橡膠制成白OO形密封圈，防止其間的密封流體泄漏，且

25、將硬質(zhì)合金環(huán)與環(huán)座組合在一起。在硬質(zhì)合金環(huán)與環(huán)座的平面結合處設一銷釘，以傳遞扭矩。此種組合結構，無組合應力產(chǎn)生，也無由此引起的組合密封環(huán)的密封端面的變形，但是組合密封環(huán)零件的數(shù)量增加了，還需要在硬質(zhì)合金環(huán)上鉆孔或槽，給制造增加了難度，同時由于增設了O形圈，密封環(huán)的使用溫度受到了限制。30、熱裝式密封環(huán)的結構怎樣？為提高帶O形圈密封環(huán)的使用溫度，出現(xiàn)了熱裝式密封環(huán)。它是靠硬質(zhì)合金環(huán)和環(huán)座之間的過盈配合來傳遞扭矩并實現(xiàn)密封，是目前應用最多的一種密封環(huán)（圖23）。這種密封環(huán)組合時將環(huán)座加熱，環(huán)座孔受熱脹大，放入硬質(zhì)合金環(huán)，冷卻之后兩者在過盈下完成組合，再在常溫下研磨和拋光密封端面到要求的精度。這種環(huán)

26、的缺點是，隨著時間的推移，環(huán)境和使用溫度的變化，密封端面的平面度將發(fā)生變化而不符合要求。究其原因，一是熱裝結構本身存在過盈，且接觸應力不均勻，使之產(chǎn)生機械變形；二是由于使用溫度較高（或過低），材料物理性能（主要是線膨脹系數(shù)）的差異使硬質(zhì)合金環(huán)和環(huán)座的配合部位不能同步脹縮，過盈量發(fā)生變化，接觸應力也隨著發(fā)生變化，這種變化對密封環(huán)的使用產(chǎn)生影響。密封端面變形破壞了平面度，更有甚者喪失過盈，使聯(lián)接失效，硬質(zhì)合金環(huán)脫落。熱裝式密封環(huán)目前有三種結構，圖23a是制造廠早期生產(chǎn)的，結構較為簡單。但是由于硬質(zhì)合金環(huán)和輔助密封圈接觸，一旦硬質(zhì)合金環(huán)松脫，運轉時輔助密封圈被嚴重磨損，會出現(xiàn)大量泄漏。而圖23b是在

27、圖23a的基礎上改進的，輔助密封圈不和硬質(zhì)合金環(huán)接觸，不存在上述缺陷，只是硬質(zhì)合金環(huán)和環(huán)座之間有輕微泄漏。為了減少硬質(zhì)合金環(huán)密封端面的不均勻變形，環(huán)座的熱裝部位內(nèi)外設置環(huán)形槽（圖23c）,使硬質(zhì)合金環(huán)外圓柱面的接觸應力趨于均勻，以減少碳化鴇環(huán)的變形，使用效果較好。31、焊接的組合式密封環(huán)有哪些特點？為克服熱裝式密封環(huán)松脫的缺陷，出現(xiàn)了焊接的密封環(huán)（圖24）。所用的硬質(zhì)合金是以Cr3c2為硬質(zhì)相，Ni為粘結相的燒結合金材料。耐腐蝕優(yōu)于YG6等硬質(zhì)合金，高溫下具有優(yōu)異的抗氧化性能，在1000c空氣中加熱2小時無任何變化。但是導熱性能較差，僅為YG6的1/3;線膨脹系數(shù)大，比YG6大1倍多，為10.

28、2X10-6/C（10500c時）。這兩點決定了耐熱沖擊性能不如YG6好。正因為線膨脹系數(shù)較大，和馬氏體不銹鋼接近（10500c時為11X10-6/C）,為和環(huán)座焊接提供了有利條件。焊接時需在環(huán)和座之間鋪放一層饃基粉末，置于真空電阻爐中，經(jīng)1100c高溫熔焊，然后進行回火處理，以消除焊接應力。由于是焊接的密封環(huán)，硬質(zhì)合金環(huán)的厚度可以比YG6薄，毛坯的厚度也只有33.5mmo又因密度小，是YG6的一半（77.5g/cm3）,因此，可節(jié)約貴重金屬，價格較低。這種合金的牌號為CN15其中Cr3c285%Ni15%,由北京硬質(zhì)合金廠研制成功。32、釬焊的組合式密封環(huán)結構怎樣？為保持碳化鴇的優(yōu)良性能，克

29、服熱裝密封環(huán)變形和松脫的缺陷，出現(xiàn)了釬焊的密封環(huán)。圖25為這種環(huán)的結構。在環(huán)座上開坡口，用一種低熔點焊料，在環(huán)和座之間施焊，焊料熔化后將環(huán)和座聯(lián)接在一起，并實現(xiàn)兩者之間的密封。這種密封環(huán)的突出優(yōu)點是硬質(zhì)合金環(huán)不變形。一方面環(huán)和座之間的配合面上無擠壓應力；另一方面采用激光焊接，熱量高度集中在焊料處，加熱時間短，環(huán)和座幾乎不被加熱，更不可能在熔化的情況下完成焊接。焊料塑性很好，僅存的焊接應力已被焊料吸收。這種密封環(huán)國外有的公司（廠商）已成系列，國內(nèi)齊魯石化公司勝利煉油廠委托科學院金屬腐蝕與防護研究所研制成功。經(jīng)過兩年多的現(xiàn)場應用，在常減壓塔底泵（370c左右）的密封上，效果良好，是一種較有前途的密

30、封環(huán)。33、熱裝式密封環(huán)失效的原因是什么？熱裝密封環(huán)具有硬質(zhì)合金（例如YG6的優(yōu)異性能和較低的價格，因此得到廣泛的應用，是目前國內(nèi)外應用最多的一種結構。如設計和使用不當，也會出現(xiàn)問題。若過盈量過大，則硬質(zhì)合金環(huán)在較大的擠壓應力作用下，產(chǎn)生變形甚至斷裂；若過盈量過小，使用時會出現(xiàn)松脫。目前，密封制造廠生產(chǎn)的密封環(huán)多出現(xiàn)后一種缺陷。熱裝式密封環(huán)組合時，僅將環(huán)座加熱，達到某一溫度環(huán)座膨脹到一定值后，硬質(zhì)合金環(huán)自由放入，待環(huán)座冷卻到室溫后，實現(xiàn)組合聯(lián)接。密封端面經(jīng)過研磨和拋光后方可使用。隨著時間的推移，硬質(zhì)合金環(huán)在擠壓應力的作用下，環(huán)的端面平直度會發(fā)生變化，所以，長期放置的密封環(huán)，在使用前要檢查其密封

31、端面的平直度。經(jīng)長期的觀察和分析，熱裝式密封環(huán)松脫的原因主要是由于環(huán)座和硬質(zhì)合金環(huán)兩者線膨脹系數(shù)的差別，工作溫度下出現(xiàn)間隙。例如有臺工作溫度250c的熱油泵(介質(zhì)為重油)，YG6環(huán)的外徑為57.10mm,環(huán)座的內(nèi)徑為57.06mm,過盈值僅0.04mm,環(huán)座材料為1Cr18Ni9.下邊分別計算它們的膨脹情況，取密封腔處的溫度為200c.工作溫度下環(huán)的直徑dit=aidi(t-t0)+di=4.5X10-6X57.10X(200-20)+57.10=57.146mm環(huán)座的直徑d2t=a2d2(t-t0)+d2=16.6X10-6X57.06X(200-20)+57.06=57.23mm兩者的間隙

32、8=d2t-d1t=57.23-57.146=0.084mm。式中d1、d2一分別為環(huán)的外徑和環(huán)座的內(nèi)徑；a1、a2一分別為環(huán)(YG6)及環(huán)座的線膨脹系數(shù)；t、t。一分別為工作溫度和室溫；d小d2t一分別為工作溫度下環(huán)及環(huán)座的直徑。計算表明，當密封腔中按200c計算時，環(huán)及環(huán)座的配合已出現(xiàn)間隙，無法傳遞扭矩。由此可見，熱裝式密封環(huán)失效的根本原因有二：一是過盈值小，二是環(huán)座材料選擇不當，線膨脹系數(shù)太大。34、熱裝式密封環(huán)確定過盈值的原則是什么？確定過盈值應遵循的原則是：1)從傳遞扭矩的角度考慮過盈值應當足夠大，工作條件下(主要是溫度)在環(huán)和環(huán)座界面上產(chǎn)生摩擦阻力矩，大于密封端面之間的摩擦力矩。2

33、)從環(huán)的變形和強度角度考慮過盈值不可過大，因過盈而產(chǎn)生的對環(huán)的擠壓應力盡量小，這樣才能使環(huán)的變形小，也不會破裂。綜合考慮，在滿足環(huán)和座傳遞扭矩和滿足密封性的情況下，取最小的過盈值。35、怎樣確定熱裝式密封環(huán)的過盈值？由于環(huán)座材料的線膨脹系數(shù)大于環(huán)的膨脹系數(shù)，隨著溫度的升高，原有過盈值將逐漸減小，當升到某一溫度時，過盈值減小到零，密封環(huán)的可靠性喪失。以此為基點，反算出室溫下的過盈值。工作溫度下環(huán)的膨脹值d1=d1a1(t1-t0)工作溫度下環(huán)座的膨脹值d2=d2a2(t2-t0)式中符號意義同前。由圖26可知，室溫下的過盈值e為：e=Ad2-Ad1=d2a2(t2-t0)-d1a1(t1-t0)

34、取d2=d1、t2=t1=t,此處t為泵送介質(zhì)溫度。室溫下環(huán)和環(huán)座的過盈值e=d1(a2-a1)(t-t0)實際工作中，環(huán)和環(huán)座的溫度是不同的，但是差別不大。又由于密封箱處大多泵中有冷卻水套，所以介質(zhì)溫度高于t1和t2,因此用上式計算的過盈值是偏于安全可靠的。例如：當環(huán)座材料為3Cr13,環(huán)材料為YG6工作溫度為300c時，其過盈值e=(11.5-4.5)X10-6x(300-20)d1-3=1.96x10d1我們再回顧問答33中談到的250c的熱油泵，其環(huán)和環(huán)座的過盈值應為0.00196d1=0.00196X57.1=0.11mm。從制造廠購進的密封環(huán)過盈值僅0.04mm,并且環(huán)座材料是1C

35、r18Ni9,其線膨脹系數(shù)比3Cr13大1/3,使用中出現(xiàn)松脫是不可避免的。為了記憶方便，對環(huán)是YG6(YG8)的環(huán)座用3Cr13,使用溫度在300c以下的情形，其過盈值可取(1.82.0)X10-3d136、環(huán)座的加熱溫度怎樣確定？過盈值確定后，熱裝時環(huán)座的加熱溫度不難得出。對于環(huán)座加熱的膨脹量應大于過盈值ee=dla2（tato）ta=e/d1a2+to式中ta加熱溫度。例如：對于3Cr13對YG6時e取0.002d1a2=11.5xIO-6,取10=20C得ta=0.002di/（d1X11.5X10-6）+20=194C為了使熱裝工作順利進行，考慮到環(huán)座從加熱爐中取出時會迅速冷卻，所以

36、實際加熱溫度比用上式計算的溫度高80100C,即280300C。37、熱裝式密封環(huán)怎樣進行操作？1）檢查環(huán)和環(huán)座的配合尺寸，過盈值是否符合要求。2）將環(huán)和環(huán)座清洗干凈，無毛疵和其他影響裝配的因素。3）準備好必要的工具和設備。如馬弗爐、鉤子、克絲鉗等。4）先將馬弗爐升溫到300C,恒溫10分鐘左右，待爐膛溫度穩(wěn)定。5）將環(huán)放入爐內(nèi)，此時溫度下降，當溫度回升到300c時，恒溫510分鐘。6）用鉤子將環(huán)座鉤出后，迅速將環(huán)自由放入環(huán)座中（如果放不進去，不可敲打），待其自然冷卻。注意：熱裝工作在室內(nèi)完成；不可將環(huán)座放入爐中隨爐一同升溫，這會使環(huán)在爐中時間太長，氧化加劇。38、熱裝式密封環(huán)怎樣進行強度校核

37、？前邊從傳遞扭矩和密封性的角度得出了環(huán)與環(huán)座的過盈值，對此還要進行強度校核。對于環(huán)來講，大都是脆性材料（例如硬質(zhì)合金和石墨等），承受的是擠壓應力，在該應力作用下，不能斷裂和產(chǎn)生較大的變形。環(huán)中產(chǎn)生的擠壓應力為b1=2P1K21/（k21-1）式中Pm一過盈界面上產(chǎn)生的接觸應力Pm=e/Cdm式中C系數(shù)（下一節(jié)談）；dm界面直徑。K1=dm/d1式中K1系數(shù)。強度校核應滿足b1Vbct=cts/ns式中bs材料的屈服極限ns安全系數(shù)對一般的強度校核，安全系數(shù)ns=1.82。環(huán)是脆性材料，考慮到密封端面上存在溫度差和不允許有較大變形的具體條件，安全系數(shù)取4。也可校對其變形量。通常規(guī)定脆性材料的應變

38、值為0.2%時的載荷為屈服限。因此，實際工作中只校核其相對應變值。即允許相對應變量為0.05%。相對應變量£=（t1/E1=2Pmk”Ei（K2i-1）式中日為環(huán)的彈性模量。39、請舉一個強度校核的計算實例？強度校核不容忽視，在“問答33”中提到的密封環(huán)過盈值僅0.04mni工作溫度下松脫，于是將過盈值增大到0.20mm,結果在8個密封環(huán)中，熱裝后就有一個碳化鴇環(huán)斷裂，另一個運轉不久也斷裂，其余幾個表面變形也較大。這說明不能值考慮過盈值大一點好，還要全面考慮。我們以上述密封環(huán)為實例進行核算，已知環(huán)座材料為3Cr13,環(huán)材料為YG6,其尺寸見圖27,環(huán)座外徑d2=63.5mm,界面直徑

39、dm=57.1mm,環(huán)內(nèi)徑d=46mm環(huán)座材料的彈性模量E2=2.02x1011Pa波桑比科2=0.3環(huán)的彈性模量Ei=6.86x1011Pa波桑比1=0.22過盈值e=0.11mm先求出界面接觸應力Pm在“問答38”中提及系數(shù)“C',其值為：C=1/E2(K22+1)/(K22-1)+W2+1/E1(K21+1)/(K21-1)-1其中K1=dm/d1=57.1/46=1.241K2=d2/d#64.5/57.1=1.129C=1/(2.02X1011)X(1.1292+1)/(1.1292-1)+0.3+1/(6.86X1011)X(1.2412+1)/(1.2412-1)-0.2

40、2=1/(2.02X1011)X(8.238+0.3)+1/(6.86X1011)X(4.704-0.22)=8.583/(2.02X1011)+4.484/(6.86X1011)=4.249X10-11+0.6536X10-11=4.9X10-11Pa1界面擠壓應力Pm=e/Cdn=0.11/(4.9x10-11x5.71)=3.93X107Pa計算碳化鴇的相對應變值e=2Wi/Ei(K2i-1)=2X3.93X107X1.2412/6.86X1011X(1.2412-1)=(12.1X107)/(3.705X1011)=3.26X10-4=0.0326%該值小于允許的0.05%相對應變量，

41、是安全的。在前面提到的過盈值由0.11mm增大到0.20mm,此時相對應變量達0.058%,超過了允許值0.05%,所以有的碳化鴇環(huán)斷裂。40、常用熱裝式密封環(huán)的環(huán)座材料使用溫度是多少？根據(jù)泵送介質(zhì)腐蝕性和介質(zhì)溫度(或密封箱溫度)的不同采用不同的環(huán)座材料。常用的環(huán)座材料有1C8Ni9、3Cr13>鈦合金和42#卡朋特合金(CAP42相當于國內(nèi)牌號4J42)。這些材料線膨脹系數(shù)和耐腐蝕性有較大的差別，使用溫度也不同。前面分析問題的時候，沒有考慮離心力影響。對于離心泵，轉速在2950r/min和直徑小時，可忽略離心力的影響；當直徑較大時，環(huán)座產(chǎn)生的離心力較大，會抵消一部分過盈值，不容忽略。此

42、外，環(huán)座材料的彈性模量不同，采用的過盈值也不同，對于彈性模量小的材料(如4J42和鈦合金等，)過盈值可相應大些。我們弓I用“問答35”中計算過盈值的公式e=dM"2a1)(t10),取e=0.002dm有0.002=(a2a1)(tt。)可得最高使用溫度t=0.002/(a2a1)+t0對于3a13、1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni12Mo2Ti和哈氏合金B(yǎng)與C,其彈性模量相近，當它們與YG6和YG8熱裝時，最高使用溫度見表2(取t0=20C)。表2不同環(huán)座材料的使用溫度材料名稱3Cr131Cr18Ni9Ti1Cr18Ni12Mo2TiHaSBHaS-cYG6YG8線膨脹系數(shù)/(

43、10-61/C)11.5(20300C)17.2(20300C)16.7(20300C)10.011.34.55.0最高使用溫度/c305177184383314考慮離心力的影響和高溫下環(huán)座材料的應力松弛后，各種環(huán)座材料的允許使用溫度見圖28,超出此溫度在密封腔中就應采取措施，降低溫度。41、輔助密封圈有幾種？動環(huán)和軸(軸套)以及靜環(huán)和壓蓋之間的密封靠輔助密封圈來實現(xiàn)。它們基本上屬于靜密封，當密封端面和軸中心線不垂直時，動環(huán)密封圈沿軸向有很小的軸向運動，其位移量取決于密封端面和軸中心的垂直度誤差、運動的次數(shù)和軸轉速等。輔助密封圈的種類很多，從材料角度分類有合成橡膠、聚四氟乙烯和柔性石墨等；從斷

44、面形狀分類有圓形、方形、V形、楔形及包覆形密封圈(圖29)42、對輔助密封圈有哪些要求？1)工作溫度下耐介質(zhì)的腐蝕；2)有足夠的彈性；3）有一定的強度。柔性石墨各種性能均很好，由于強度差使用受到限制；4）相當?shù)哪湍バ裕?）制造容易，使用可靠，價格便宜。43、傳動機構的作用是什么？傳動機構的作用是通過某一機構（或零件），將甲零件的運動方式（旋轉或靜止）傳遞給乙零件。例如，軸（軸套）通過螺釘（鍵或銷），使傳動座旋轉，傳動座又通過某一零件使動環(huán)旋轉。靜環(huán)通過防轉銷和壓蓋保持靜環(huán)靜止。這里軸套和傳動座、傳動座與動環(huán)、靜環(huán)和壓蓋之間均無相對運動發(fā)生。44、旋轉式機械密封軸套和傳動座傳動方式有幾種？1）頂

45、絲傳動（圖30）。傳動座用12個頂絲固定在軸套表面上，結構簡單，但是安裝時軸套需從軸上取出，方能緊固頂絲。這種結構要求在軸套表面（與頂絲接觸的部位）劃一凹坑，否則運轉中易出現(xiàn)傳動失效，傳動座會發(fā)生軸向串動。在直徑較大和溫度較高時，不能采用單純的頂絲傳動。2）頂絲一臺階傳動（圖31）。為了克服單純頂絲傳動時，傳動座軸向串動，可在軸套上設一臺階，傳動座頂靠在軸套臺階端面，使傳動座無法串動。3）鍵傳動（圖32）。軸套上有一臺階，使傳動座軸向定位，用鍵來帶動軸套旋轉。這種結構簡單，安裝方便，現(xiàn)場施工時可不用拆卸軸套即可安裝傳動座，使用可靠，運動中不會產(chǎn)生傳動失效。4）撥叉?zhèn)鲃樱▓D33）。是在圖32基礎

46、上改進的，軸套上仍有臺階，傳動座為沖壓件，上面有兩個小“爪”（撥叉）伸到軸套臺階的槽中實現(xiàn)傳動，結構也很簡單。由于是沖壓件，撥叉徑向尺寸?。ㄝ^薄），沖壓后冷卻硬化，撥叉易斷裂。在中性介質(zhì)中尚可使用。5）彈簧傳動。這種傳動方式不用傳動座，傳動彈簧依靠過盈值旋緊在軸套上，并傳遞扭矩，彈簧的端部靠緊軸套的臺階處（圖34）防止軸向位移。這種方式結構簡單，安裝方便，但對彈簧的旋向有要求，泵軸旋轉時，使彈簧旋緊而不是旋松，這是必須指出的。45、旋轉式機械密封傳動座和動環(huán)的傳動方式有幾種？1）銷釘傳動。通過推環(huán)，在推環(huán)和動環(huán)之間用銷釘實現(xiàn)傳動（圖35）這種傳動方式多用在小彈簧的結構上。2）突耳傳動。國內(nèi)生產(chǎn)

47、的104型密封即采用此種結構。在動環(huán)外緣制成圓弧槽，而將與此接觸的傳動座壓成突耳，使之嵌入動環(huán)的槽中，實現(xiàn)傳動（圖13）這種結構可用于大彈簧，也可用于小彈簧的密封結構。3）并圈彈簧傳動。傳動座與彈簧及彈簧和動環(huán)之間，完全依靠大彈簧內(nèi)徑的過盈值實現(xiàn)傳動（圖34）,當然也有旋向的要求。這種結構都用在大彈簧的密封結構上。4）勾圈彈簧傳動。為了增加并圈彈簧傳動的可靠性，彈簧的兩個端頭制成彎勾形，分別鉤住傳動座和動環(huán)（圖36）。5）離合器傳動。傳動座和動環(huán)（或通過推環(huán)）分別制成方形的凸起和缺口，組裝好后凸起插入缺口中實現(xiàn)傳動。（圖37）。6）波紋管傳動。這種方式是波紋管型密封的特有結構，波紋管兩端分別與

48、傳動座和動環(huán)聯(lián)接，至于聯(lián)接方式依波紋管材料而定。例如，對金屬波紋管，則采用焊接；對于橡膠和四氟波紋管，則采用整體或其他方式聯(lián)接。46、靜止式機械密封的動環(huán)是怎樣旋轉的？靜止式機械密封的動環(huán)直接固定在軸（軸套）上，隨軸一起旋轉，多采用以下幾種方式固定。1）螺帽固定（見圖3）。這種結構要求在軸上帶有凸臺，動環(huán)斷面為“L”形，動環(huán)裝入后用短套頂住，外面用圓螺帽旋緊。為防止介質(zhì)沿動環(huán)泄漏，在動環(huán)和軸套凸臺端面有密封圈。集裝式密封的動環(huán)也可以用螺帽固定，和前者不同的是動環(huán)的螺帽從內(nèi)部旋緊，事先組裝好后再將整體機械密封向泵上安裝。2）螺釘傳動（圖38）。動環(huán)的后部端面鉆有螺釘孔并帶螺紋，軸套上帶有突緣，用

49、螺釘將動環(huán)和軸套的突緣聯(lián)接在一起，中間設墊片防止介質(zhì)沿動環(huán)和軸套之間泄漏。3）頂絲傳動（圖39）。這種結構實際上增加了一個傳動套，該套用頂絲固定在軸上，動環(huán)用銷釘與其傳動，在傳動套和軸以及動環(huán)和傳動套之間均設有密封圈。這種動環(huán)結構較為復雜，但其浮動性得到了改善。4）銷釘傳動（圖40）。該種傳動省略了圖39的傳動套，動環(huán)和軸用銷釘傳動，其軸向靠臺階定位，顯然這種動環(huán)和軸沒有剛性聯(lián)接，浮動性很好。47、旋轉型機械密封的靜環(huán)防轉方法有幾種？旋轉型機械密封的靜環(huán)安裝在壓蓋中，采用的防轉方法有以下幾種。1）浮動型靜環(huán)。在靜環(huán)尾端設一開口，防轉銷插入此開口，起到靜環(huán)防轉作用。該結構簡單，安裝方便，靜環(huán)的浮

50、動性好，得到廣泛的應用。按防轉銷安裝位置可分為徑向和軸向兩種（圖41）其中軸向防轉銷用的較多。這種結構有個缺點，當產(chǎn)生抽空（汽蝕）時，靜環(huán)能離位，從而損壞密封。2）固定型靜環(huán)。圖21所示為幾種固定型靜環(huán)，這種靜環(huán)由于浮動性差，安裝時尤其要注意密封端面和軸心線的垂直度。其優(yōu)點是泵抽空時靜環(huán)不至于離位，較為可靠。3）粘結型靜環(huán)。上兩種靜環(huán)安裝在壓蓋中時都設有密封圈，而粘結型靜環(huán)則取消了密封圈，靜環(huán)與壓蓋之間的密封和防轉，用粘結劑實現(xiàn)。由于采用了粘結劑，使用溫度和解釋受到了粘結劑性能的限制，盡管如此，仍在很多場合得到應用。48、集裝式密封的軸套是怎樣傳動的？普通機械密封的軸套都是事先安裝和固定在軸上

51、后再安裝機械密封，而集裝式密封則不同，它是將密封軸套和壓蓋預先裝在軸套上，再整體向軸上安裝，于是存在一個軸套如何固定在軸上，并傳遞扭矩的問題，同時還要解決軸套和軸之間的泄漏問題。圖42a表示了一種傳動方式。螺釘安裝在零件A上，在軸套的對應部位開有圓孔，將螺釘通過軸套的圓孔，并旋緊在軸上，即可實現(xiàn)軸套和軸的傳動。軸套和軸的密封，靠O形圈來完成。這種傳動方式比較簡單。圖42b是另一種傳動方式。它用圓螺母A緊壓軸和軸套之間的填料（四氟制成），靠填料與軸的摩擦力來實現(xiàn)傳動，同時也起到了密封圈的作用。49、機械密封的彈性元件有哪幾種？各有何特點？密封端面的閉合力由兩種因素組成，即彈性力和介質(zhì)壓力。介質(zhì)壓

52、力的大、小隨密封種類的不同（例如平衡和非平衡型密封）差異較大。無論在何種條件下，彈性力總是不可缺少的，尤其是在介質(zhì)壓力較小時，閉合力主要由彈性力構成。目前施加彈性力的方法，主要用各種彈簧和波紋管，此外也可以用磁力來實現(xiàn)。彈簧是一種普通的機械零件，制造和安裝容易、價格較低，適應性強，所以在機械密封上廣泛地用作彈性元件。機械密封彈簧的受力單一，完全處于“壓縮”狀態(tài)。從彈簧絲的斷面來看，大都是圓形的，也有矩形的；從彈簧的輪廓來區(qū)分，有圓柱形螺旋彈簧、圓錐形螺旋彈簧、碟形和波形彈簧，前兩種彈簧制造和安裝容易，但要求密封箱軸向尺寸較大，而后種則恰恰相反，用在軸向尺寸較小的場合。此外，還有雙功能彈簧，除了

53、施加彈性力的功能外，還能傳遞扭矩，并圈彈簧和勾圈彈簧具備此功能。波紋管可稱為具備三種更功能的彈性元件，集彈力，傳遞扭矩和密封于一身，所以這種密封有日漸增多的趨勢。50、波紋管機械密封有哪幾種？波紋管式機械密封的應用范圍很廣，從低溫到高溫，從中性介質(zhì)到腐蝕性介質(zhì)，從低速到高速，從普通到苛刻的工作條件都可選用。所有這些可通過變更波紋管的幾何形狀（如內(nèi)外徑、波片厚度和波數(shù)等）與材料彈性模量，改變波紋管的彈率。根據(jù)介質(zhì)的腐蝕性能，選用不同的波紋管材料等。例如對工作壓力和溫度都不高的中性介質(zhì)（油和水等），可選用橡膠制造的簡易波紋管密封；在腐蝕性介質(zhì)中（酸或堿等），可選用四氟制造的波紋管密封；高溫和高速下

54、，可采用焊接金屬波紋管機械密封等。51、焊接金屬波紋管密封的特點是什么？焊接金屬波紋管機械密封用的波紋管是由軋制的金屬薄板沖裁成環(huán)形波紋的型面，波形多采用“S”形，將許多個波片重疊起來，分別在環(huán)形的外緣和內(nèi)緣進行焊接，組成一個波紋管，兩端再與傳動座和動環(huán)焊接成整體。除了不用輔助密封圈外，還具備使用溫度范圍廣泛的特點，最高可達600C,最低可到-200C.此外高速下對軸的振動和振擺適應性較強，有很好的補償能力，保證密封端面良好地貼合。但是長期在高溫下工作的焊接金屬波紋管密封，波紋管的彈率有減小的趨勢（俗稱“失彈”），使用受到一定的限制。52、焊接金屬波紋管的彈率怎樣計算？由于這種密封不用彈簧，彈

55、性力完全由波紋管產(chǎn)生，因此波紋管設計時要考慮其彈率。一般經(jīng)波紋管的彈率設計得小些，當要求一定彈力時，波紋管的壓縮量就要適當?shù)丶哟?。運轉相當長時間后，如果密封端面損壞，波紋管自動補償，而彈力降低不會大，始終保持密封端面有足夠的壓比。為保證足夠的彈性力，壓縮量在10mm左右，最低不能低于6mm工作時每個波的變形以小為宜，為保證一定的壓縮量，要適當增加波數(shù)，保持波距。一般波數(shù)取1620,溫度和壓力高時波數(shù)宜取多。波紋管的彈率是幾何形狀和材料的函數(shù)，常用下式計算。K=jiEt3（d1+d2）/2nB3xd2/d1式中k波紋管彈率，N/mm;E一材料在工作溫度下的彈性模量，N/mm2;t一波片厚度，mm

56、;n一波紋管波數(shù)；d1、d2一分別為波紋管的內(nèi)外徑，mmB波紋管的片寬,B=(d2di)/2mm。公式中沒有考慮波片的斷面形狀等因素，因此有一定的誤差。實際工作中可在彈簧測力計上測量其彈率。普通彈簧的彈率計算在一般“機械零件”書上能找到，故在此不作介紹。53、為什么會出現(xiàn)非對稱型波紋管？焊接金屬波紋管機械密封以其結構簡單、伸縮性好和耐高溫等優(yōu)點，得到了日益廣泛的應用，尤其是高溫泵的密封中，在有的國家已成為主要的軸封方式。國內(nèi)的焊接金屬波紋管密封質(zhì)量不夠穩(wěn)定，其主要原因是制造金屬波紋管的材料欠佳，大都用188型不銹鋼制造。這種材料耐腐蝕，但強度和彈性較差，特別是在高溫下，使用一段時間后出現(xiàn)“失彈”。國外大都用AM350制造，這是一種沉淀硬化不銹鋼，高溫下仍有足夠的強度和彈性，失彈的機會較少。但是，經(jīng)過長期使用后也暴露了一些缺陷，在波片的焊縫附近開裂。究其原因是在受壓狀態(tài)下其軸向斷面上各處應力分布不均勻，有較嚴重的應力集中現(xiàn)象，從而降低了使用壽命?，F(xiàn)有的焊接金屬波紋管其斷面的內(nèi)外緣處（或稱波谷和波峰），幾何形狀和尺寸是相同的，故也稱為“對稱型”波紋管。它具有上述缺陷，為克服此缺陷，出現(xiàn)了“非對稱型”波紋管。54、非對稱型波紋管有何特點？所謂非對稱型波紋管是波谷（內(nèi)緣處）和波峰（外緣處）的曲率半徑不同，波峰大于波谷。在介質(zhì)壓力作用下，迫使其向低壓側變