ch2 填料密封改

1、1第二章第二章 填料密封填料密封教学重点：教学重点： 1）软填料密封的结构、密封原理、特点；）软填料密封的结构、密封原理、特点； 2）成型填料密封（）成型填料密封（O型圈与型圈与V型圈）的结构、型圈）的结构、 密封原理、特点；密封原理、特点； 3）油封的结构、密封原理、特点。）油封的结构、密封原理、特点。教学难点：教学难点： 各种密封的密封原理。各种密封的密封原理。 2u是在轴与壳体之间用弹塑性材料或具有弹是在轴与壳体之间用弹塑性材料或具有弹性结构的元件堵塞流体泄漏通道的轴封装置。性结构的元件堵塞流体泄漏通道的轴封装置。它是一种最古老的密封形式，在我国已有上千年的历史。它最早是以棉、麻等纤维填

2、塞在泄漏通道内阻止液体（或气体泄漏），主要用于提水机械的轴封。国外迟至1787年才使用填料密封。由于填料材料来源广泛，加工容易，价格便宜，操作简单，密封较可靠，所以沿用至今。u填料密封按其结构特点可分为：软填料密填料密封按其结构特点可分为：软填料密封、成型填料密封、硬填料密封和油封。封、成型填料密封、硬填料密封和油封。填料密封填料密封3一、结构和密封原理一、结构和密封原理1.结构结构123456bac1-底 衬 套 2-填 料 箱 体 3-封 液 环4-填 料 5-压 盖 6-压 盖 螺 栓412 3 4 56bac1 - 底 衬 套 2 - 填 料 箱 体 3 - 封 液 环4 - 填 料

3、5 - 压 盖 6 - 压 盖 螺 栓123456bac1 - 底衬套 2 - 填料箱体 3 - 封液环4 - 填料 5 - 压盖 6 - 压盖螺栓512 3 4 56bac1 - 底 衬 套 2 - 填 料 箱 体 3 - 封 液 环4 - 填 料 5 - 压 盖 6 - 压 盖 螺 栓123456bac1-底衬套 2-填料箱体 3-封液环4-填料 5-压盖 6-压盖螺栓612 3 4 56bac1 - 底 衬 套 2 - 填 料 箱 体 3 - 封 液 环4 - 填 料 5 - 压 盖 6 - 压 盖 螺 栓123456bac1-底衬套 2-填料箱体 3-封液环4-填料 5-压盖 6-压盖

4、螺栓72.密封原理密封原理bac812 3 4 56bac1 - 底 衬 套 2 - 填 料 箱 体 3 - 封 液 环4 - 填 料 5 - 压 盖 6 - 压 盖 螺 栓123456bac1-底衬套 2-填料箱体 3-封液环4-填料 5-压盖 6-压盖螺栓912 3 4 56bac1 - 底 衬 套 2 - 填 料 箱 体 3 - 封 液 环4 - 填 料 5 - 压 盖 6 - 压 盖 螺 栓123456bac1-底衬套 2-填料箱体 3-封液环4-填料 5-压盖 6-压盖螺栓101. 填料箱主要尺寸填料箱主要尺寸二、软填料密封的设计计算二、软填料密封的设计计算11轴径轴径d200填料截

5、面边长填料截面边长b5610131619222512轴杆运动方式轴杆运动方式旋转旋转往复往复介质压力介质压力p(MPa)0.10.5110填料环数填料环数Z4557783445566778或更多或更多13Zbl bZl)2(14bdT75. 0bd152.压紧载荷与压盖螺栓压紧载荷与压盖螺栓123456bac1-底 衬 套 2-填 料 箱 体 3-封 液 环4-填 料 5-压 盖 6-压 盖 螺 栓YdDF)(422 162.压紧载荷与压盖螺栓压紧载荷与压盖螺栓123456bac1-底 衬 套 2-填 料 箱 体 3-封 液 环4-填 料 5-压 盖 6-压 盖 螺 栓pdDF)(4322 ,

6、maxFFF 4 nFdb 173.摩擦功率摩擦功率)(422dDFYb bYfdlKYFbt 填料与轴的摩擦功率损耗填料与轴的摩擦功率损耗VFNt 184.泄漏量泄漏量pldcQr 123)/(3hmrcp sPa 19三、密封填料的选择三、密封填料的选择20三、软填料密封的特点及改进三、软填料密封的特点及改进1、受力状态、受力状态21222、自动补偿、自动补偿233、散热、散热244、振动或摆动的影响、振动或摆动的影响2526一、一、 O形密封圈形密封圈27一、一、 O形密封圈形密封圈1特点特点图图2-7 O形橡胶密封圈形橡胶密封圈工作参数范围：工作参数范围：静密封：静密封：100MPa动

7、密封：动密封：35MPa温度：温度：-60200轴径：轴径：3m密封线速度：密封线速度：3m/s28292密封原理密封原理303132333435363、O形圈的设计要点形圈的设计要点37383940ddWdWda 041)21 (00dWdDK424344二二V形密封圈形密封圈45二二V形密封圈形密封圈46二二V形密封圈形密封圈1特点：特点：47482、密封机理、密封机理4950513、V形圈的设计要点形圈的设计要点5253一、油封的结构、特点及类型一、油封的结构、特点及类型第三节第三节 油封油封图图2-15油封结构及唇口接触应力示意图油封结构及唇口接触应力示意图1-唇口；唇口；2-冠部；冠

8、部； 3-弹簧；弹簧； 4-骨架；骨架；5-底部；底部；6-腰部；腰部；7-付唇付唇54一、油封的结构、特点及类型一、油封的结构、特点及类型1、结构、结构 如图，如图，唇口唇口(1)起密封作用；起密封作用；腰腰部部(6)维持必要的弹性，以保证维持必要的弹性，以保证适应轴在运转中可能产生的偏适应轴在运转中可能产生的偏心与浮动；金属心与浮动；金属骨架骨架(4)的作用的作用在于增大油封的刚度，防止橡在于增大油封的刚度，防止橡胶塑性变形，并可使之便于装胶塑性变形，并可使之便于装配；压紧配；压紧弹簧弹簧(3)的作用在于箍的作用在于箍紧唇部，使唇对轴具有适当的紧唇部，使唇对轴具有适当的压力，以保证良好的密

9、封性能，压力，以保证良好的密封性能，并可在唇口遭到磨损时能自动并可在唇口遭到磨损时能自动补偿。补偿。第三节第三节 油封油封图图2-15油封结构及唇口接触应力示意图油封结构及唇口接触应力示意图1-唇口；唇口；2-冠部；冠部； 3-弹簧；弹簧； 4-骨架；骨架；5-底部；底部；6-腰部；腰部；7-付唇付唇552、油封的特点、油封的特点 （1 1） 结构简单，容易制造结构简单，容易制造（2 2）重量轻，耗材少重量轻，耗材少（4 4）密封性能好密封性能好（3 3）油封的）油封的安装位置小安装位置小简单油封一次便可模压成型，即使最复杂的油封，制造工简单油封一次便可模压成型，即使最复杂的油封，制造工艺也并

10、不复杂，金属骨架油封也只需经过冲压、胶接、镶艺也并不复杂，金属骨架油封也只需经过冲压、胶接、镶嵌、模压等工序，即可将金属与橡胶组成所要求的油封嵌、模压等工序，即可将金属与橡胶组成所要求的油封 。每种油封都是薄壁的金属件与橡胶件的组合，其材料耗费每种油封都是薄壁的金属件与橡胶件的组合，其材料耗费极少，因而每个油封的重量很轻。极少，因而每个油封的重量很轻。562.油封的特点油封的特点 （5 5）拆卸容易，）拆卸容易，检修方便检修方便 （6 6）价格便宜价格便宜 缺点：不能承受高压，只能作轴承润滑油的缺点：不能承受高压，只能作轴承润滑油的密封。密封。使用范围：使用范围： 工作压力：工作压力：0.3M

11、Pa密封线速度：低速型：密封线速度：低速型：4m/s 高速型：高速型：415m/s工作温度：工作温度：60+150（与橡胶种类有关）（与橡胶种类有关）适用介质：油、水及弱腐蚀性液体适用介质：油、水及弱腐蚀性液体寿命：寿命：5002000小时小时573、油封的类型、油封的类型 58二、油封的密封原理二、油封的密封原理普遍认为是由唇口形成了油膜而达到密封效果。普遍认为是由唇口形成了油膜而达到密封效果。干摩擦干摩擦流体摩擦流体摩擦边界摩擦边界摩擦摩擦系数大，唇口发热摩擦系数大，唇口发热高，磨损严重高，磨损严重油封唇口与轴表面之油封唇口与轴表面之间形成一层稳定的油间形成一层稳定的油膜，它有极大的抗压膜

12、，它有极大的抗压性，可以防止润滑油性，可以防止润滑油向外流动。向外流动。油膜超过某一厚度油膜超过某一厚度时，油就会泄漏时，油就会泄漏唇口与轴之间可出现三种润滑状态唇口与轴之间可出现三种润滑状态59三、影响油封性能的因素三、影响油封性能的因素1、唇口的径向力、唇口的径向力Pr 唇口的径向力由三个部分组成：唇口的径向力由三个部分组成：1）唇口对轴的过盈量产生的径向力）唇口对轴的过盈量产生的径向力Pr12）油封腰部弹变产生的径向力）油封腰部弹变产生的径向力Pr23）油封弹簧产生的径向力）油封弹簧产生的径向力Pr3Pr=Pr1+Pr2+Pr3602、摩擦特性、摩擦特性rfPRM22 由转矩转速测量仪测

13、出摩擦扭矩，再由转矩转速测量仪测出摩擦扭矩，再计算摩擦系数计算摩擦系数f,f=0.20.5比较合适。比较合适。3、唇口温升、唇口温升 唇口与轴摩擦发热造成唇口温升，唇口与轴摩擦发热造成唇口温升，降低油封寿命，可改选另一种结构形式降低油封寿命，可改选另一种结构形式或改动胶料配方。或改动胶料配方。614、油封的材质、油封的材质 丁腈橡胶丁腈橡胶耐油耐油氟橡胶氟橡胶耐腐耐腐硅橡胶硅橡胶耐热，且低温下又有良好的抗磨性耐热，且低温下又有良好的抗磨性丙烯酸酯橡胶丙烯酸酯橡胶适用用含有硫、磷、氯离子等的特殊介质中适用用含有硫、磷、氯离子等的特殊介质中5、轴对油封使用性能的影响、轴对油封使用性能的影响 轴的表

14、面粗糙度和偏心度对油封性能影响很大。表轴的表面粗糙度和偏心度对油封性能影响很大。表面粗糙度太高，容易刮伤油封唇口，摩擦力增加，唇面粗糙度太高，容易刮伤油封唇口，摩擦力增加，唇口很快磨损，造成泄漏。粗糙度太低，油容易从密封口很快磨损，造成泄漏。粗糙度太低，油容易从密封接触面漏掉，使油膜变薄，导致唇部发热甚至烧融。接触面漏掉，使油膜变薄，导致唇部发热甚至烧融。626、过盈量、过盈量 由于唇边内径比轴外径小，产生过盈量。由于唇边内径比轴外径小，产生过盈量。7、轴的圆周速度、轴的圆周速度 在一定的接触压力下，相对运动速度越高，摩在一定的接触压力下，相对运动速度越高，摩擦引起的温升越大，越容易使橡胶老化

15、和烧伤。擦引起的温升越大，越容易使橡胶老化和烧伤。过盈量过大，使油油封在轴上经受较大的拉伸，过盈量过大，使油油封在轴上经受较大的拉伸， 加速橡胶的老化和磨损，缩短使用寿命；加速橡胶的老化和磨损，缩短使用寿命；过盈量过小，则补偿偏心的能力较差，容易产生泄漏。过盈量过小，则补偿偏心的能力较差，容易产生泄漏。638、工作条件的影响、工作条件的影响 1）温度）温度 丁腈橡胶只能在油温低于丁腈橡胶只能在油温低于100下工作，否则要选下工作，否则要选择耐热较好的如硅橡胶等。因此在机械设计中应设择耐热较好的如硅橡胶等。因此在机械设计中应设法降低油温。法降低油温。2）压力）压力 油封对流体压力影响极为敏感。一般通用型油封耐油封对流体压力影响极为敏感。一般通用型油封耐压能力不超过压能力不超过0.5MPa。3）介质）介质 如丁腈橡胶在石油基液压油中有良好的稳定性，但如丁腈橡胶在石油基液压油中有良好的稳定性，但在含有极压添加剂（如硫、