摩擦性能試驗(yàn)
同端面載荷下分別對(duì)普通密封環(huán)和激光加工多孔端面密封環(huán)進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn),2種密封環(huán)的端面尺寸、表面粗糙度、端面載荷及轉(zhuǎn)速等試驗(yàn)條件均完全相同,碳石墨材料制造的密封環(huán)與兩種試驗(yàn)密封環(huán)配對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)。激光加工多孔端面機(jī)械密封的摩擦系數(shù)比普通機(jī)械密封的摩擦系數(shù)要低得多。從摩擦系數(shù)值來(lái)看,普通機(jī)械密封的摩擦系數(shù)值處于邊界摩擦狀態(tài),而激光加工的多孔端面機(jī)械密封的摩擦系數(shù)值處于混合、甚至液體摩擦狀態(tài),因此,激光加工多孔端面密封環(huán)比普通密封環(huán)具有更好的摩擦性能。
多孔端面機(jī)械密封的原理與應(yīng)用
車時(shí),即動(dòng)環(huán)不旋轉(zhuǎn)時(shí),在彈簧力作用下,靜環(huán)與動(dòng)環(huán)構(gòu)成靜止平面密封,使流體介質(zhì)得以密封。當(dāng)動(dòng)環(huán)回轉(zhuǎn)時(shí),由于靜環(huán)表面有很多微孔,動(dòng)環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)使其表面與靜環(huán)表面上的微孔形成收斂縫隙流體膜層,使每一個(gè)孔都像一個(gè)微動(dòng)力滑動(dòng)軸承。也就是說,當(dāng)另一個(gè)表面在多孔端面上滑動(dòng)時(shí),會(huì)在孔的上方及其周邊產(chǎn)生流體動(dòng)壓力,這就是流體動(dòng)壓效應(yīng)。流體動(dòng)壓力的承載能力取決于滑動(dòng)的速度、介質(zhì)的粘度和流體膜厚度。這些孔產(chǎn)生動(dòng)壓效應(yīng)的共同作用的結(jié)果使得兩密封面分開。由于在兩密封面間存在流體膜,兩密封面不再直接接觸,密封面間的摩擦狀態(tài)為流體摩擦。試驗(yàn)研究表明,在端面載荷和轉(zhuǎn)速相同時(shí),多孔端面機(jī)械密封環(huán)之間的間隙總是大于普通機(jī)械密封環(huán)之間的間隙。端面載荷增加時(shí),普通機(jī)械密封環(huán)的端面間隙驟然減小,以至于端面直接接觸,液膜遭到破壞,使磨損加劇。對(duì)于多孔端面機(jī)械密封環(huán),端面載荷增加時(shí),端面間隙減小,液膜剛度增加,而很小的間隙又恰好將泄漏量降低,從而滿足嚴(yán)格的機(jī)械密封泄漏要求,同時(shí)減少了密封面的磨損。因此,多孔端面機(jī)械密封可有效地延長(zhǎng)密封壽命。





機(jī)械密封件屬于精密、結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的機(jī)械基礎(chǔ)元件之一,是各種泵類、反應(yīng)合成釜、透平壓縮機(jī)、潛水電機(jī)等設(shè)備的關(guān)鍵部件。其密封性能和使用壽命取決于許多因素,如選型、機(jī)器的精度、正確的安裝使用等。
選型方法:機(jī)械密封按工作條件和介質(zhì)性質(zhì)的不同,有耐高溫、耐低溫機(jī)械密封,耐高壓、耐腐蝕機(jī)械密封,耐顆粒介質(zhì)機(jī)械密封和適應(yīng)易汽化的輕質(zhì)烴介質(zhì)的機(jī)械密封等,應(yīng)根據(jù)不同的用處選取不同結(jié)構(gòu)型式和材料的機(jī)械密封。
例:某一CE7120液壓仿形車床,在工作中出現(xiàn)仿形刀架引刀下行轉(zhuǎn)縱向進(jìn)給切削時(shí)沖刀,致使打刀、廢活現(xiàn)象頻發(fā),機(jī)床無(wú)法正常工作。
檢測(cè)與維修:檢查各液壓控制元件均無(wú)故障,維修工作一時(shí)進(jìn)入盲區(qū)。拆檢刀架縱向油缸,發(fā)現(xiàn)活塞油封“O”形密封圈外圓已經(jīng)磨平,同時(shí)發(fā)現(xiàn)活塞外圓尺寸不合要求(屬機(jī)床制造原因),直徑方向小于標(biāo)準(zhǔn)尺寸0.8mm,活塞和油缸體間隙很大,導(dǎo)致縱向油缸兩腔互通竄油。維修時(shí),更換了合格的活塞以及“O”形密封圈后機(jī)床沖刀故障排除。
分析其原因是在仿形刀架引刀下行到位的瞬間,刀架整體受一個(gè)沖力F’,該力分解后有一個(gè)水平推力F’1作用于縱向油缸活塞桿上,與此同時(shí),電磁閥34E1-25B工作,縱向油缸有桿腔接通壓力油,無(wú)桿腔接通調(diào)速閥回油路,活塞有桿腔受力F由兩部分完成,一為F’1,另一為F1=A1P1,其中A1為無(wú)桿腔的受力面積,那么F=F’1+F1。正常情況下,活塞在力F的作用下開始向無(wú)桿腔移動(dòng),由于液壓油的不可壓縮性,無(wú)桿腔內(nèi)液壓油壓力急驟升高給活塞形成背壓,活塞受力平衡按調(diào)速閥調(diào)定速度平穩(wěn)走刀。該瞬間因有%F’1的作用,縱向油缸腔內(nèi)壓力P2就會(huì)大于P1。實(shí)際中,油缸兩腔因間隙竄通,在P2>P1的瞬間,液壓油有從高壓區(qū)無(wú)桿腔向低壓區(qū)有桿腔流動(dòng)的趨勢(shì),流動(dòng)一旦產(chǎn)生,P2降低,P1升高,F(xiàn)1增大,活塞受力失去平衡,活塞帶動(dòng)刀架快速向無(wú)桿腔方向移動(dòng)。而瞬間過后,因仿形刀架下行結(jié)束,作用在縱向油缸活塞上的水平推力F’1自行消失,活塞快速移動(dòng)結(jié)束,刀架走刀趨于平穩(wěn),沖刀現(xiàn)象結(jié)束。
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