摩擦与磨损是研究相对运动、相互作用的两个表面间有关理论与实践的一门科学。摩擦-两个接触的物体在外力作用下发生相对运动时,在接触表面上产生切向运动阻力的一种物理现象;(摩擦→能量损耗、机械磨损→运动精度和使用寿命;对摩擦原理工作的机构(带传动、制动器),应设法加大摩擦,减少磨损);磨损-是摩擦的结果;润滑-是降低、减少磨损的重要措施。研究摩擦、磨损和润滑的科学与技术称为摩擦学。(一)摩擦的类型
按相对运动表面润滑情况,摩擦分为:干摩擦、边界摩擦、液体摩擦和混合摩擦。
(1)干摩擦
金属面直接接触,摩擦、磨损大,温升高,零件使用寿命短,工程上不允许;
实际工程中不存在真正的干摩擦,表面有氧化膜、多少也会有润滑剂分子的气体润滑;
机械中通常把未经人为润滑的摩擦状态看着干摩擦。
干摩擦状态示意图干摩擦—最不利(无润滑状态)(2)边界摩擦
润滑剂在摩擦面有吸附或化学反应生成一层边界膜,边界膜直接传递载荷时摩擦;
两摩擦面由吸附着的很簿的边界膜隔开,摩擦表面仍会有一定的摩擦功耗和磨损;
边界膜很薄,小于摩擦面的不平度;
边界膜:物理吸附膜、化学吸附膜化学反应膜
边界摩擦—最低要求(3)液体摩擦
如油膜厚度较大,两摩擦面被液体层完全隔开,表面微观凸峰不直接接触,形成液体摩擦;
可避免磨损,摩擦仅发生在油层内部,摩擦因素很小。
理想的摩擦(4)混合摩擦
摩擦面有润滑油,但不足形成液体摩擦,就可能形成边界、液体摩擦并存;或局部粗糙凸峰接触,形成干摩擦,其余为边界、液体摩擦,则干、边界、液体摩擦共存;常见也称非(完全)液体摩擦(二)磨损
A、典型的磨损过程(三阶段)
磨合磨损过程:在一定载荷作用下形成一个稳定的表面粗糙度,且在以后过程中,此粗糙度不会继续改变,所占时间比率较小;
稳定磨损阶段:经磨合的摩擦表面加工硬化,形成了稳定的表面粗糙度,摩擦条件保持相对稳定,磨损较缓,该段时间长短反映零件的寿命剧烈磨损阶段:经稳定磨损后,零件表面破坏,运动副间隙增大→动载、振动→润滑状态改变→温升↑→磨损速度急剧上升→直至零件失效。
B、磨损分类:根据磨损机理可分为1)粘着磨损:形成:边界摩擦,载荷大,速度高,边界膜破坏,表面尖峰接触。现象:形成材料转移。影响因素:材料硬度,表面粗糙度,载荷、速度、温度,不同材料配副。2)磨粒磨损、磨削形成:表面微峰或外界硬质颗粒进入摩擦面。现象:表面划伤或犁沟现象。影响因素:环境,表面硬度、粗糙度。3)疲劳磨损(也称疲劳点蚀)形成:接触应力反复作用。轴承、齿轮。现象:表层金属剥落,形成点蚀凹坑。影响因素:表面硬度、粗糙度,润滑油粘度。4)流体磨粒、冲蚀磨损形成:一定速度的硬质微粒反复作用,表面受法向力及切向力。燃气涡轮机叶片、水轮机叶片。现象:表面疲劳,材料损失。影响因素:材料硬度5)腐蚀磨损-电化学作用形成:空气中的酸、润滑油中的无机酸产生化学作用或电化学作用。现象:表面腐蚀并磨损。影响因素:环境、润滑油的腐蚀性。6)微动磨损形成:小振幅、大频率、点或线接触。现象:磨损面积小。影响因素:载荷。(三)润滑的作用
减少摩擦、减轻磨损(润滑剂,形成一层膜);降温冷却(润滑剂带走摩擦产生的热量);清洗作用(带走表面磨削下金属磨削或污物);防止腐蚀(润滑剂中含防腐、防锈剂);缓冲减振作用(油膜有一定的刚度);
密封作用(半固体润滑剂,防止水分、杂质侵入)。
第二节:常用润滑剂的选择
常用的润滑剂:润滑油、润滑脂、固体润滑剂和气体润滑剂等;
其中,矿物油、皂基润滑脂性能稳定、成本低,应用广。润滑剂┌润滑油→液体
│润滑脂→润滑油+稠化剂(硬脂酸+氢氧化物)└固体润滑剂→石墨、MoS2、聚四氟乙稀
(一)润滑油(1)性能指标
润滑油的性能指标主要有:粘度、油性、闪点、凝
点、倾点等。
粘度-反映了润滑油在外力作用下抵抗剪切变形的
能力,也是分子间内摩擦力大小的标志。粘度大,承载能力越大;
粘度不是固定的,而是随着温度和压力而变化;温度↑→粘度↓→润滑效果↓;压力↑→粘度↑;
油性—又称润滑性,反映在摩擦表面的吸附性能;
是在摩擦表面构成边界油膜的能力;油膜吸附大,不易破裂,则油性好;
油性受温度影响较大,温度↑→吸附力↓→油性↓;边界润滑和粗糙表面尤其重要;
闪点—在火焰下闪烁时的最低温度(即瞬时燃烧和
碳化的温度);是衡量润滑油易燃性的一项指标;也是表示其阵发性的指标。
蒸发性越大,闪点越低,一般其使用温度低于闪电20~30℃。
燃点—长时间连续燃烧的温度(高温性能);
凝点—在规定的冷却条件下,由液体转变为不能流
动的临界温度;-低温启动性能;一般使用温度应比疑点高5~7℃;
倾点-润滑油在规定的条件下,冷却到能继续流动
的最低温度,润滑油的使用高于倾点3℃。
常用润滑油:矿物润滑油、合成润滑油、动植物润
滑油三类;
矿物润滑油-石油制品,品种多,稳定性好,防腐
蚀性强,来源足价格低,应用广;如:全损耗系统用油(不适用循环系统)、齿轮油、汽、柴油机用油等;
合成润滑油-有独特的使用性能,用于特殊(高温、
低温、防燃以及需与橡胶、塑料接触的场合);
植物油-产量有限,易变质,特殊要求的设备或添
加剂用。
见P285,表13-1;(2)润滑油的选用原则
对载荷大或变载、冲击场合、加工粗糙、未经跑合的表面,选粘度较高的润滑油。
转速高时,为减少润滑油内部的摩擦功耗,或采用循环润滑、芯捻润滑等场合,宜选用粘度低的润滑油。工作温度高时,宜选用粘度高的润滑油。
芯捻润滑(二)润滑脂
润滑脂也称黄油,是一种稠化的润滑油;
其油膜强度高,粘附性好,不易流失,易密封,使用时间常;但散热性差,摩擦损失大;常用于不易加油、重载低速的场合。
(1)性能指标
锥入度-软硬程度、H(mm)/0.1、阻力大小、流动性
强弱(标准锥体,150g,25 ℃,5s)P286滴点-固体→流体的温度转
折点,表示耐热性。
h(2)常用润滑脂
钙基脂:抗水,适于轻中重载荷;钠基脂:高温,但不抗水;锂基脂:多用途,最好;
铝基脂:高度耐水性,航运机械
其它特种润滑脂(特种合成油、添加剂、稠化剂等)
(3)选用的原则
零件的工作温度、工作速度和工作环境条件;见P286,表13-2
(三)固体润滑剂
用固体粉末代替润滑油膜的润滑;
常见的固体润滑剂有:MoS2(二硫化钼),PTFE(聚四氟乙烯),石墨,氟化石墨,WS2(二硫化钨)、纳米材料等;
用于耐高温、高压;低速、重载;温度很高或很低的特殊条件;不允许有油、脂污染的场合。还可做油、脂的添加剂。
(四)气体润滑剂
采用空气、氮气、氦气等某些惰性气体作为润滑剂;摩擦系数低于0.001,几乎等于零;
适用于精密设备与高速轴承的润滑(静压气体轴承)。
第三节:常用传动装置的润滑
(一)、润滑方式概述
(1)润滑方式和润滑装置的基本要求
能够按规定要求实现和油量准确地向润滑点供油;节约、合理用油,使油料受污染程度达到最小;结构简单,尽可能系列化、标准化,便于使用和维修,价格低廉;
工作可靠,对重要场合应有报警及工况检测装置。
(2)润滑方式和装置分类
根据配置的位置分为:
分散润滑和集中润滑。根据作用的实现分为:
间歇润滑和连续润滑。根据供油的方式分为:
无压润滑和压力润滑。根据油的循环性质分为:
不循环润滑、循环润滑和混合式三种。
根据润滑剂分类分为:(二)常用润滑方式和装置
润滑方式及装置地选择主要应根据机器零部件的用途和特点、工作规范和条件、摩擦副尺寸和采用的润滑剂及供油量要求等来决定。
①、低速、轻载、工作时间短或不连续运转等需油量较少的机械;
一般采用手工定期加油、加脂,滴油或油绳、油垫润滑。尽可能选用各种标准油嘴、油杯、油等。②、中速、中载、较重要的机械,要求连续供油并起一定冷却作用;
常用油浴、油环、飞溅润滑或压力供油润滑。
③高速、轻载机械零部件;
如齿轮、轴承等,发热量较大,采用喷雾润滑效果较好。
④高速、重载、供油量大的重要零部件;应采用压力供油循环润滑。
⑤当有大量润滑点和自动化程度较高的重要机械设备或车间、工厂建立自动化润滑系统;可使用集中润滑装置。
(1)、人工加油(脂)润滑
润滑部件有加油孔,可用油壶、油加油;
装油环,油杯储存一定的油(脂)量;防止污物进入;供油时间较短,可靠性不高;
一般只适用于低速、轻载的简易机械。
旋转式油杯主要供给润滑脂,盖旋拧挤出润滑脂杯压注油杯润滑脂注油,需要专用油加脂。
(2)、滴油油杯润滑
①、手动滴油油杯
机器启动前用手按下手柄,使活塞杆向下运动将油压出,预先供给摩擦副几滴油作润滑用。弹簧用以使活塞杆回升。
主要用于间歇工作机器的轴承(多为滑动轴承)上。
②、针阀式注油油杯
利用手柄竖直或放平来操纵针阀的开闭,用调节螺母控制针阀提升高度,从而调节油孔开口大小和滴油量。常用于要求供油可靠的机器中。
(3)油绳、油垫润滑
油绳、毡垫、或泡沫塑料等浸在油中,利用毛细管的虹吸作用进行供油。
油绳的优点:过滤作用,使油保持清洁,供油连续均匀。缺点是:油量不易调节。常用于低、中速和轻载机械上。
(4)油环、油链润滑
依靠套在轴上的环或链把油从油池中带到轴上再流向润滑部位。如能在油池中保持一定的油位,这种方法很简单可靠。
油环润滑适合于转速为50~3000r/min的水平轴。转速过高,环将在轴上激烈跳动,转速过低,则会带油量不足,甚至环将无法随轴转动。
油链与轴、油的接触面积较大,低速时能随轴转动和带起较多的油,因此油链润滑最适合低速机械。
(5)浸油及飞溅润滑
将需要润滑的零部件(齿轮、滚动轴承等)一部分浸在油池中,转动时可将油带到润滑部位;
利用高速旋转的零件或依靠附加的零件将油池中的油飞溅或形成飞沫向需要润滑的部位供油。
如润滑部位不能直接被油溅到时(如图a中所示的滚动轴承),则可以利用齿轮转动时将油飞溅到箱盖内壁上,并使之沿特制的沟槽进入轴承。
两种方式都需要利用转动件带油,带油量过少,如转速太高,则会使油产生大量的泡沫和热量,迅速氧化变质;
一般推荐在1m/s~15m/s的速度范围内使用。油池要有一定的深度,使油中杂质和水分得以沉淀。油中最好加入抗氧化剂及抗泡沫添加剂。油的温升过高还要采取散热措施。
浸油润滑及飞溅润滑都能保证开车后自动连续的供油,停车时自动停止供油,润滑可靠、耗油少,维护简单,在闭式传动中应用较多。
(6)油雾润滑
利用压缩空气把润滑油从喷嘴喷出,润滑油雾化后随空气弥散到需润滑的表面。
由于压缩空气和油雾一起被送到润滑部位,因此有较好的冷却和清洗效果。缺点:排出的油雾会造成污染。主要用于高速轴承的闭式齿轮传动中。如图,压缩空气以一定的速度通过喷管,在喷管的喉头A处形成负压区,依靠空气压差从吸管中吸油。
(7)压力供油润滑
用油泵将油压送到润滑部位,供油量充分可靠且易于控制,可带走摩擦热起冷却作用,因此润滑效果好。广泛应用与大型、重型、高速、精密、自动化的各种机械设备中。
图示为简单的压力供油装置,利用传动轴上的偏心轮,在轴转动时推动柱塞泵吸油压油,使润滑油经单向阀通过送到各润滑点。
油的流量可由活塞行程调节。
图示为齿轮减速器的压力供油系统简图。
该系统能调整油的流量,对循环油起良好的过滤、冷却作用,适用于要求较高的传动供油系统。
8、(定时定量)集中自动供油润滑系统
新颖的润滑技术,能按规定的周期、规定的油量,自动地对设备各个润滑点进行供油。供油采用间歇、全损耗的方式进行;
优点:各点的供油量不变;
润滑周期的长短及供油量可调节,减少油损耗;
润滑油不回收循环使用,摩擦面始终得到清洁的润滑油,提高了润滑质量;
可自动监控和报警,润滑可靠;
缺点:系统较为复杂。
多用于自动、精密及大型机床、冶金、矿山、纺织、印刷、塑料等机械中。组成:由润滑液压站、定量阀和控制保护等三个基本部分组成。
按定量阀的给油方式分:并列和顺序给油系统。
图示,如油泵停,定量阀在弹簧的作用下储油,为下一次润滑做好准备。一个定量阀只对一个润滑点,各定量阀之间无流量及动作的制约关系,故易于合理地布置管道。
在管道末端设置压力继电器,以保证所有润滑点均能得到油。
(三)典型零部件润滑方式的选择
(1)滚动轴承
一般高速时采用油润滑;低速时采用油脂润滑;需注意以下几点:
脂润滑结构简单,易密封,能够承受较大的载荷,
但润滑脂的装填量一般不超过轴承空间的1/3~1/2,装脂量过多将会引起摩擦发热,影响正常工作;
浸油润滑油面不应高于最下方滚动体的中心,立
轴的轴承油面不超过轴承宽度的70%~80%,否则搅油能量损失大,易使轴承过热。如果温升过高,还可适当降低油面。
滴油润滑常用于中速小轴承。油量一般是每分钟5~
6滴,控制供油量使轴承温度不超过70~90ºC。
喷油润滑是将压力油通过喷嘴喷射到润滑点,润滑
及冷却效果好,适用于高速、重载荷轴承。
给油压力为0.1~0.5MPa,供油量为0.5~10L/min左右。喷嘴的直径为0.5~2mm以上,安装在离轴承端面约10mm处,发热量较大的轴承可增设2~4个喷嘴。
(2)齿轮传动
齿轮的润滑方式一般可由齿轮的节圆速度来确定;
浸油润滑:浸入油中的齿轮深度以1~2个齿高为宜
(减少阻力和油的温升);速度高时为0.7倍齿高,但不少于10mm。当速度低时(0.5~0.8m/s),可浸入深些,到齿轮半径的1/6;更低速度时甚至可以达到齿轮半径的1/3。
锥齿轮浸入油中的齿轮深度应达到轮齿的整个齿宽。
多级齿轮减速器:使各级传动浸入油中的深度近于
相等。如果低速级齿轮浸油太深,为了降低其深度,可对高速级齿轮采用惰轮浸油润滑,或将减速器箱盖或箱体的剖分面做成倾斜的,从而使高速级和低速级浸油深度大致相等。
减速器油池的体积平均可按1kW约需0.35~0.7L油量计算(大值用于粘度高的油),齿顶圆至油池底距离不少于30~50mm,太浅激起沉降在底部的磨屑或杂质。
喷油或喷雾润滑:当齿轮的圆周速度大于12m/s时
不宜采用油池润滑(因搅油损失和发热大,且离心力甩油造成齿面润滑不足),常用喷油或喷雾润滑。喷油压力约为0.1~0.25MPa,喷嘴一般放在啮入侧(如图),沿齿宽方向个喷嘴之间距离不大于130~180mm。
当速度大于25m/s时,喷嘴放在啮出侧散热效果较好。供油量为齿宽每1cm给油0.45L/min。齿轮箱中的温度一般控制在80ºC以下,否则应采取冷却措施。
开式齿轮的润滑可以
采用涂抹润滑脂、滴油、油槽浸油等方式供油。
(3)蜗杆传动
蜗杆圆周速度小于10m/s,用浸油润滑;
当蜗杆下置时,蜗杆浸入油面高度应低于一个齿高,并且不超过蜗杆上滚动轴承的最低滚动体的中心,以免增加搅油损失。当油面符合后一条件而蜗杆未能浸入油中时,可以在蜗杆上设置溅油轮,利用飞溅油来进行润滑。
蜗杆上置时,蜗轮浸入油中深度也为一个齿高至蜗轮直径的1/3。
当蜗杆圆周速度大于10m/s时,必须采用压力喷油润滑才能保证润滑和散热,润滑油应喷至全齿宽,喷油方向应顺着蜗杆啮入侧。
第四节:机械密封装置
密封装置的作用:
防止润滑剂的泄漏并防止外部杂质、灰尘、空气和水分等浸入润滑部位。
密封不仅能大量节约润滑剂,保证机器正常工作,提高机器寿命,同时防止污染,改善环境。
密封的基本要求:
在要求的压力和温度范围内具有良好的密封性能;摩擦阻力小,摩擦系数稳定;
磨损小,磨损后在一定程度上能够自动补偿,工作寿命长;
结构简单,尽可能标准化、系列化,便于装拆、维修,价格低。
密封装置分类
静密封和动密封动密封又可以按照运动分为移动密封及旋转密封两类,
按接触形式分为非接触密封和接触密封两类,按密封位置分为端面密封和圆周密封两类。
常见的密封装置接触式密封:在动静接合面间安放减磨材料,以填
充及利用其弹性变形来实现消除接合面之间间隙,如毡圈密封等。
非接触式密封:允许动静接合面之间有间隙,但设
法尽可能增大液体介质通过此间隙时的阻力,或使液体介质通过隙缝时产生压力降,使介质难以流出,这是,如迷宫密封等。
对液体介质做功,以挡住液体漏出的出路,例如离心甩油盘等;或强迫液体介质向相反的方向流动,例如螺旋密封,也属于非接触密封。
接触式密封:有摩擦,消耗功率,引起元件磨损,
摩擦发热温度过高时易引起密封材料老化变质,影响密封寿命;要注意润滑和冷却。
非接触式密封:工作速度一般不受,难以保证
完全不漏。
经验证明,并不是封的越严密封效果越好。某些情况下,如传动箱内因为工作温度升高,增加箱内压力,导致箱内压力升高,此时传动箱上应增设通气装置,有利于箱内箱外压力均衡,防止泄漏。
一般来说,采用组合密封结构密封效果会更好一些。
图示减速器
观察孔盖1、分箱面2、放油塞3、端盖端面4各处为静密封;输入轴5合输出轴6与端盖接合处为动密封,属于旋转密封。
(一)动密封
(1)接触式旋转密封装置
①、毡圈密封
属填料密封,在端盖或壳体上开出梯形槽,将矩形截面的毡圈放置在槽中以与旋转轴相接触,图示。
摩擦较严重,只适用于低速。脂润滑的地方。用于油润滑(尤其粘度小的油)密封效果很差。常用于电机、齿轮传动箱等机械中。
②、密封圈
属填料密封,常用耐油橡胶制成。
结构简单、摩擦阻力小、安装方便,密封可靠等;橡胶圈可以制成圆形、方形、三角形或X形(图示),
最常用的是圆形,但X形较理想(有两道接触面密封,在两道接触面之间可以储油)。
O形密封圈:
又称圆形截面胶圈,双向密封能力,标准化,常用于静密封和往复密封中。
胶圈安装在沟槽内受到预压缩而起密封作用。当液体向外泄漏时,密封圈借助于流体的压力挤向沟槽的一侧,在接触边缘上压力增高使密封效果增加。
这种随着介质压力升高而提高密封效果的性能叫做“自紧作用”,如图所示。
O形密封圈用于旋转密封、静密封或往复运动密封,但槽的尺寸不一样
③、唇形油封
又称皮碗密封,常用的有J形和U形截面两种;
具有唇形的结构。J形有骨架型油封一般是由弹性橡胶唇、金属骨架和箍紧弹簧组成(如图)。
橡胶唇的唇口与轴接触,唇口上用弹簧箍紧,以保证良好的密封。为增强刚度,橡胶唇内包有钢制骨架,有的唇形油封则装在一个钢套内,均能以一定的过盈配合装入壳体中。
J形无骨架油封:刚性较差,装入壳体后需要用压盖
进行固定;
U形唇形油封:一般用于剖分式机壳中。
单唇油封安装时要注意安装方向,唇口部要朝向密封的部位,如图中油封方向的是用以防止右边的介质渗漏到左边。
J形无骨架油封
U形唇形油封
油封可以设置一个主唇加一个副唇,或一个主唇加几个副唇(如图所示)。有弹簧压紧的唇口为主唇,其余为副唇。安装时主唇朝内,用以防止液体漏出;副唇朝外用以防尘。
有三个副唇的油封多用于灰尘、泥土、砂石特别多的场合。
油封可以组合使用
图a,两个油封同向排列,用于防止单方向渗漏,密封更为可靠。
图b,两个油封背靠背排列,适用于防止两个方向渗漏。
图c,两个油封间设有孔环,可用以添加润滑剂或漏出孔。
④、机械密封
机械密封又称为端面密封。
主要特点是密封面垂至于旋转轴线,依靠两个密封元件,即动环与静环端面在介质静压力和弹簧力的作用下,相互贴紧来阻止和减少泄漏而达到密封的目的。
如图,轴上有凸爪,带动动环一起旋转。弹簧使动环紧贴在静环的摩擦面上,保持密封状态。橡胶圈是防止介质从静环与壳体之间和动环与轴之间的不贴合处渗漏,以确保密封。
机械密封摩擦及磨损集中在密封元件上,对轴没有丝毫损伤。密封元件应采用摩擦系数小的耐磨材料。一般动环要求强度好、不易变形,常用铸铁、硬质合金等硬材料制造,具有较好的自润滑性能。
优点是:密封性能可靠,即密封环磨损,在弹簧作用下仍能保持密合,有自动补偿作用,因此使用寿命长。在高速、高压、高温、高真空及腐蚀介质条件下都有良好的密封效果。其缺点是:组成零件较多,加工装配比较复杂。
(3)非接触式旋转密封装置
①、迷宫密封
非接触密封中最常用的一种,即旋转部件和静止部件之间是没有接触的。由旋转和静止的密封零件之间拼合成许多曲折的隙缝所形成的,使流体经多次节流而难以渗漏。优点是:不受工作速度的,可靠、简单、材料选择方便,但允许有一定泄漏。根据部件的结构,曲路的布置可以是径向的(图a)也可以是轴向(图b)的。
采用轴向曲路,当轴有热伸缩或隙缝设计不当时,旋转片与静止片干涉的可能。故常采用径向曲路;曲路式迷宫密封可以用于脂润滑和油润滑,在隙缝中填满润滑脂,防尘和防漏效果都很好
②、离心式密封
利用轴旋转时的离心力,将液体介质沿半径方向甩出来阻止泄漏,从而达到密封的目的。
图示,最简单的离心式密封,在光滑的轴上液体的介质依靠其附着力沿轴的表面爬行流动,当液体越过轴槽上的尖锐突变的环尖时,借助于旋转轴的离心力,很容易将液体甩掉,并从回油孔流会机器内保证密封。
甩油盘密封
离心式密封不受高速高温的,转速越高则甩油密封效果越好。反之,如果速度太低或静止不动,则甩油密封无效。
结构简单、成本低,没有磨损,不需维护,可用于密封润滑油或其它液体。
不能用于高压,一般压差为零或接近于零的场合。
③、螺旋密封
在密封的轴(或孔)表面上车制螺纹,当轴旋转时,螺纹槽对液体介质有一定的推进作用,可以将液体赶回箱内,从而阻止液体的泄漏。
需要注意螺纹的方向,若方向错误,非但不能密封而且会加大泄漏量。
不受轴的高转速(低转速反而不利);不受温度。但压差较大时,很难保证完全不泄漏。螺旋密封的间隙越小,则对密封越有利。
(4)组合式密封装置
几种不同类型的密封组合在一起实现密封的结构,在重要的密封部位采用组合式密封结构;
滚动轴承的几种组合密封结构
下图两种属于接触式与非接触式密封的组合;
下图两种属于非接触密封组合;
(二)静密封
静密封是两个相对静止的接合面间的密封,大多用于机器中各种箱体接合面、管道联接及容器中。下面我们学习几种常见的静密封方法。
(1)研磨面密封
靠接合面加工平整、光洁,在螺栓固紧压力下贴紧密封;加工要求高;接合面精密研磨加工,如气缸盖、阀板等的接合面。
其它辅助密封措施,在接合面涂以密封胶或沿接合面内侧开泄油沟槽(图b),使泄漏的油液从油沟流回箱内,从而阻止油液进一步向外泄漏。
(2)垫片、垫圈密封
在接合面间加垫片,用螺栓压紧使垫片产生塑性变形填塞接合面的不平,消除间隙而起密封作用。在法兰接合面的密封则称为垫圈密封。
在常温、低压、普通介质条件下可用纸、橡胶或皮垫片;压力较高、特殊介质(油、酸)选用石棉橡胶或聚四氟乙烯垫片。
高温、高压(20MPa以下)或同时要控制密封间隙大小处常用铜、铝、低碳钢等制成的金属垫片。
(3)密封胶密封
密封胶有一定的流动性,易充满接合面的缝隙,粘贴在金属面上,能大大减少泄漏,密封效果较好。密封胶的主要成分是合成树脂或合成橡胶,能耐压1.6MPa及300℃的温度。
应用较多的是半干粘弹型密封胶,拆卸时可剥离,使用方便。
接合面间隙若大于0.2mm,可以考虑与垫片合用,此时垫片主要填塞接合面间隙,而密封胶则充满接合面的凹坑,形成不易泄漏的压力区。
图示,在法兰接合面或螺纹接合面处常使用“厌氧密封胶;
厌氧胶在常态下为液体,进入密封面间隔绝空气后会发生聚合反应而固化,形成粘附性能的胶层,不但能密封同时还起联接密封面的作用,耐压30~50MPa。
(4)自紧式密封
最常用的自紧式密封是O型橡胶密封圈,
其自紧作用原理前面已经讨论过了。相似的原理应用于另一些静密封垫圈中,如图所示。
各种截面形状的密封圈均具有随介质压力升高而提高密封效果的自紧作用,用于高压设备中密封效果很好。当使用条件苛刻(高温深冷-250℃~900℃、高压达280MPa、超真空和强辐射)的场合,用金属空心O型圈(不锈钢,也可用低碳钢管、铝管、铜管等),
广泛应用于原子工业、航天工程,以及冶金、化工、炼油、机械等工业部门。
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