参数化机械密封中静环摩擦副相容性设计方法*

高温、高压、高速等极端工况对机械密封的设计提出了更高的要求,在对高参数机械密封结构、使用工况及受损件分析的基础之上提出静环摩擦副的相容性设计方法。该方法的核心是在设计过程中考虑机械密封静环摩擦副石墨和不锈钢的相容性问题,相容性的判断依据是石墨环所受热应力是否超过其机械强度许用值。建立静环摩擦副的有限元仿真模型,通过实例对静环摩擦副的相容性问题进行了说明。研究结果表明：通过相容性设计可以调整机械密封静环摩擦副石墨环所受的热应力,减少高参数工况下机械密封失效问题的发生。     

碳纤维陶瓷基复合材料用于密封摩擦副的温度场研究

机械密封摩擦副材料的选择对密封的性能有很大的影响。碳纤维陶瓷基复合材料作为新兴复合材料,具有耐腐蚀性能优异、机械强度高、耐热性和热传导性能良好等特点,是机械密封副配对材料的很好选择。选用碳纤维陶瓷基复合材料作为机械密封摩擦副材料,用数值模拟方法得到其机械密封摩擦副间温度场的模拟值,并通过实验验证数值模拟的准确性。碳纤维陶瓷基复合材料应用于机械密封摩擦副时,密封在降低温升、减少泄漏及减少摩擦磨损方面改良效果明显。     

机械密封的黏滑分析

机械密封副磨损与黏滑引起的振动有关。以密封副动静环为摩擦副进行摩擦磨损试验,通过分析摩擦因数曲线的变化趋势以及机械密封副的磨损形貌,提出在动环与静环相对运动的过程中发生了黏滑振动。考虑动环刚度,构建密封副黏滑模型,通过仿真分析黏滑对密封副表面形貌的影响以及密封副的黏滑磨损机制。结果表明:动环在摩擦扭矩的作用下扭转导致黏滑;动环的最大转速在黏滑过程中达到转轴转速的2倍;黏滑在快速启动阶段并没有发生,仅在速度波动阶段出现,而当速度恢复稳定上升阶段,黏滑现象消失;黏滑最终造成密封副表面严重的黏着磨损。     

聚丙烯挤压造粒机剖分式干式机械密封研究

聚丙烯挤压造粒机的轴端密封采用干式机械密封替代传统浮环密封,避免了浮环密封磨损螺杆轴的显著缺点,实现长周期平稳运行、且密封性能可靠。研制出一种特殊的耐干运转摩擦副,并通过对密封结构和参数进行优化设计使摩擦副耐磨性能优异且密封补偿调节方便、散热平衡,该干式机械密封的设计为剖分式。该新型剖分式干式机械密封已成功应用于国内多家石化企业挤压造粒机上。     

石墨衬套在油泵上的应用

80y-50×7油泵为两端支承式结构,吸入端、压出端的轴承箱和填料室内分别装有滚动轴承、机械密封。因机械密封一般采用硬水直接冷却摩擦副,轴套表面极易生垢,使动环内圈卡死,压缩弹簧失去作用,引起端面密封泄漏。每隔1～2月需停泵检修,清除轴套表面水垢。近年来,我们在压出端填料室内装上一铸铁-石墨衬套(图1),拆除滚动轴承和机械密封(图2),改进端盖(图3)。改进后,简化了泵的结构,延长了检修周期,密封可靠。     

某空气涡轮起动机动密封泄漏分析

针对某型航空用空气涡轮起动机在设计研发过程中出现的动密封滑油泄漏问题,对机械密封结构进行分解分析,初步判定泄漏的滑油来源于摩擦副中静环与动环的贴合端面。根据动密封的结构特点及空气涡轮起动机使用环境编制故障树,对动密封处介质温度和摩擦副温度场开展试验研究和仿真计算,对摩擦副端面进行检测分析,对动密封所需的轴向压紧力以及弹簧提供的压紧力进行校核计算,结果发现动密封滑油泄漏的主要原因是辅助胶圈在高温滑油中体积胀大从而引起摩擦阻力增加,导致弹性元件无法提供摩擦副贴合所需的足够压紧力。根据研究结果增加了该动密封波形弹簧的预紧力,并通过试验验证了改进后动密封的密封效果。     

机械密封摩擦副环端面研磨特性的分析与计算

提高机械密封的密封质量,除了密封结构和密封材料方面的问题以外,还有一个不可忽视的重要环节就是机械加工工艺问题。对于机械密封而言,最重要的则是摩擦副环的端面加工。为了保证机械密封质量,摩擦副环的端面光洁度和波纹度均有较高的要求。尽管密封压     

机械密封动环结构动力学特性研究与试验分析

旋转设备在运行中,传动轴的转动会导致机械密封摩擦副的接触端面发生振动.为研究接触端面振动对密封性能的影响,以某型号机械密封的摩擦副为研究对象,运用SolidWorks对机械密封的动环进行有限元建模,采用ANSYS Workbench对机械密封的动环进行结构动力学分析,分析发现:动环在1阶、2阶、3阶模态频率下会产生径向...     

渣浆泵辅助冲洗式机械密封的研究

研究探讨渣浆泵机械密封的结构及辅助系统、摩擦副选材及密封的设计计算问题，并通过实际工业运行进行验证，对类似参数的密封设计有一定的参考作用。     

减压塔底泵机械密封及系统设计

主要研究探讨减压塔底泵机械密封的结构及辅助系统、摩擦副选材及密封的设计计算问题,并通过实际工业运行进行验证,对类似参数的密封设计有一定的参考作用。     

碱液循环泵机械密封失效分析与技术改造

对乳液丁苯橡胶装置中的碱液循环泵原有机械密封频繁失效的原因进行了分析,指出原有密封结构和材料不适合在该有腐蚀、颗粒介质工况下使用.改进了密封结构、辅助O形圈的材料及摩擦副材料,机械密封背部节流环设计为浮动节流环,并对机械密封进行了设计计算.改进后机械密封投入运行,取得了良好的密封效果,浮动节流环节省了背部冲洗液.     

AC螺杆压缩机机封失效原因分析及改造

分析了AC压缩机高压级机械密封失效的原因，主要是因为机械密封摩擦副材质硬环硬度低，导热系数小，许用pcu值低，易发生粘着磨损等而造成密封失效。针对该原因，将密封方式由接触式机械密封改为流体动压可控间隙机械密封，端面摩擦副材料由原不锈钢（AISI304）一碳石墨（CARBON／17-4）改为碳化钨-碳石墨，完全满足摩擦副的密封要求。经过装机运行考核，证明改造是完全成功的。     

不同材料配对机械密封的端面摩擦特性试验研究

以硬质合金YG8为动环,分别配对20%石墨填充聚四氟乙烯、碳石墨和SiC环组成3组密封副进行摩擦特性试验,获得32#液压油中3组密封副的工况参数与摩擦因数关系的包络线。试验表明:SiC-YG8组对的磨损量最小,摩擦因数最大;碳石墨-YG8组对的磨损量最大,摩擦因数最小;20%石墨填充四氟-YG8组对具有较小的磨损量和摩擦因数。机械密封端面摩擦特性取决于动静环配对材料和摩擦磨损条件,包括端面载荷、滑动速度及润滑介质性质等因素,利用工况参数与摩擦因数关系的包络线可以判断某一润滑介质条件下机械密封的端面摩擦特性。     

机械密封摩擦副环端面不平度的检验

要提高机械密封的密封质量,不仅要力求设计、加工工艺合理,而且还应重视产品的质量检验。下面对检验方法作一介绍。(一)检验原理在机械密封的产品检验中,最重要的是摩擦副环端面(即工作表面)的不平度检验。摩擦副环的工作表面不平度太大,会使机械密封一开始运行漏泄就很大,且摩擦副也不能正常跑合。     

热力变形下渣浆泵机械密封干摩擦磨损分析

机械密封在起停阶段或操作失误时常处于干摩擦状态,由此导致的热损伤与磨损将影响其密封性能。以某YWN8合金接触式机械密封为研究对象,建立基于硬度及磨损系数的磨损数值模型,试验测定摩擦副密封环的硬度、磨损系数、干摩擦因数,验证磨损数值模型的准确性;对机械密封磨损进行仿真模拟,研究摩擦副密封环在干摩擦运转时单力场及热力变形下的磨损深度,并用磨损理论值进行验证。结果表明：干摩擦运转时密封环端面温升较低,温度不是其失效的主要原因;热力变形后密封环内外径间隙增大,造成端面粗糙峰接触面积减小,黏着磨损较变形前呈下降趋势,导致多物理场下的磨损深度与理论值不符。     

汽轮机复水泵机封泄漏原因分析及处理

本文通过对汽轮机复水泵机械密封的结构、冲洗方式和辅助系统的分析,找出引起机封泄漏的具体原因,有针对性地将机封结构由多弹簧式改造为金属波纹管式以降低摩擦副端面的摩擦热,并通过核算减小节流孔板直径以降低密封腔冲洗压力,将单点冲洗改造为多点冲洗以减少对机封静环的冲蚀,进而提高机封的运行寿命。     

高压聚乙烯装置J-4279热水泵机械密封泄漏分析及改造

针对高压聚乙烯装置J-4279热水泵机械密封泄漏的问题,通过对其泄漏表现、密封结构和工艺操作等影响机械密封泄漏的各种因素进行故障原因分析,找出造成泄漏的主要原因是机械密封轴套材质不耐磨、动环与轴套"O"形密封圈容易老化从而失去弹性导致密封失效,并采取相应的改造措施。通过对机械密封的技术改造,解决了J-4279热水泵的机械密封泄漏问题,延长装置的运转周期,确保生产装置稳定运行,大大节省了设备维修成本,为企业的节能降耗提供了借鉴经验,值得推广。     

新颖的密封材料——浸铝石墨复合材料

浸铝石墨是七十年代研制成功的材料,它具有许多优良的特性,已被广泛应用。本文主要介绍这种新颖的密封材料—浸铝石墨。几年来的实或证明,该材料完全适应于尿素设备高压液氨泵和甲铵泵作填料函柱塞支承环和隔离环及合成氨、尿素设备的氨水、液氨和甲铵介质中作为机械密封摩擦付和各种轴套材料。     

高参数机械密封动环的动力学特性对比分析

在高参数复杂工况条件下,机械密封摩擦副密封环在工作过程中产生的振动,严重影响机械密封的性能,从而引起动静环端面的磨损,使泄漏量增大。为了更清晰地描述机械密封摩擦副动环在工作过程中的动力学特性,针对带螺旋槽动环和无螺旋槽动环分别进行了模态分析,计算出了其低阶固有振动频率和主振型,以及各阶对应的最大变形量和振动应力,得到了各阶主振型图及振动应力和变形曲线的变化图;通过对比分析,带螺旋槽动环和无螺旋槽动环一阶主振型不同,其余振型基本相似,并且得到螺旋槽动环的应力和变形比无螺旋槽动环大,无螺旋槽动环的动力学性能好。     

浸渍石墨/38CrMoAlA (喷涂)配对密封摩擦副的干摩擦性能

针对干摩擦机械密封在高速运转工况下密封端面的摩擦磨损而导致密封失效问题,通过试验分析几种典型摩擦副材料组对在干摩擦下的摩擦磨损性能。选择浸锑石墨M106D和浸树脂石墨M106K分别与38CrMoAlA以及喷涂Cr2O3、Al2O3的38CrMoAlA硬环组对,采用Plint摩擦磨损试验机,监测摩擦副在高速干摩擦条件下的摩擦因数,分析轴向载荷及线速度对摩擦因数的影响,通过白光干涉仪观测试验前后端面形貌。结果表明：干摩擦下,喷涂的硬环表面石墨转移附着较少,其更耐磨、磨损程度小,浸锑石墨较浸树脂石墨磨损少;6组配对试验主要磨损形式为磨粒磨损,其中浸锑石墨/喷涂Al2O3的38CrMoAlA摩擦副摩擦因数最小;由于石墨的自润滑性,适当增加转速和轴向载荷均有利于降低端面摩擦因数。