機(jī)械密封由于它適應(yīng)性強(qiáng)、能耗低、壽命長(zhǎng)，所以在各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。但是，有關(guān)機(jī)械密封設(shè)計(jì)及基本參數(shù)對(duì)密封性能、功率消耗、摩擦、磨損的影響尚處于使用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的狀態(tài).設(shè)計(jì)產(chǎn)品雖可滿足使用要求，

是否處于最佳狀態(tài)，尚無把握.最近密封設(shè)計(jì)開始采用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)，也僅是一種設(shè)計(jì)手段.密封界普遍認(rèn)為影響機(jī)械密封端面摩擦的因素很多，至今還缺乏較全面的理論公式，有待于進(jìn)一步研究解決.以致有人認(rèn)為“密

封設(shè)計(jì)只被看作為一種試驗(yàn)技術(shù).事實(shí)上不能象計(jì)算梁的強(qiáng)度或滑動(dòng)軸承等那樣有可靠的設(shè)計(jì)理論，困難在于非常缺乏有關(guān)密封特性方面的系統(tǒng)資料".

摩擦副端面摩擦扭矩測(cè)量

一、摩擦副端面扭矩測(cè)量的目的

二、扭矩測(cè)量試驗(yàn)裝置

扭矩測(cè)量試驗(yàn)裝置的型式很多，常用的試驗(yàn)裝置如圖8-1、8-2所示。

圖8-1為E.Mayer用的扭矩試驗(yàn)裝置，此試驗(yàn)裝置用3.3~3.4kW電動(dòng)機(jī)經(jīng)過三角皮帶輪變速，轉(zhuǎn)速范圍1500一5000r/min.

由外部更換的聯(lián)接軸2是為了適應(yīng)不同尺寸的機(jī)械密封而設(shè)計(jì).徑向力由滾柱軸承支承，高的軸向力由兩個(gè)均勻受力的滾珠止推軸承1承擔(dān).用可換的扭矩測(cè)量桿測(cè)量摩擦力矩，此桿上還設(shè)有壓力液體通人流道和液體排出流道.軸向力經(jīng)過扭矩測(cè)量桿傳到支架11上。這個(gè)支架裝有接頭，分別和壓力表及泵的軟管相聯(lián)接.扭矩測(cè)量桿的扭轉(zhuǎn)角用長(zhǎng)250mm的擺動(dòng)減震臂來傳遞.擺動(dòng)臂帶有測(cè)量裝置，在此臂上設(shè)有標(biāo)定裝置，轉(zhuǎn)角通過文丘里裝置用高為500mm易讀數(shù)的液體壓力計(jì)放大，將此刻度標(biāo)定后，便可直接讀出扭矩或者摩擦系數(shù)的數(shù)值。測(cè)量端的軸承用冷卻系統(tǒng)6保證恒溫，目的是為了消除由于被密封介質(zhì)在不同的溫度下造成軸承摩擦損失的不同.泄漏出來的液體收集在一量筒中，這種試驗(yàn)裝置可以得到高的測(cè)量精度，但在高速和中等壓力下，軸向止推軸承壽命較短。

端面磨損量測(cè)量

機(jī)械密封端面的磨損是衡量機(jī)械密封使用壽命的重要標(biāo)志之一。根據(jù)JB4127-85規(guī)定，以清水為介質(zhì)進(jìn)行一試驗(yàn)，運(yùn)轉(zhuǎn)100小時(shí)軟質(zhì)材料的密封環(huán)磨損量不大于0.02mm，進(jìn)的一高速泵要求動(dòng)環(huán)的磨損深度大于0.005mm就要重新研磨。所以，端面磨損量的測(cè)可以了解密封的實(shí)際使用情況。

端面磨損量的測(cè)童方法:

1.秤量法

秤量法是秤量摩擦副環(huán)試驗(yàn)(運(yùn)轉(zhuǎn))前后的質(zhì)量變化來確定磨損量.一般在天平上進(jìn)行，這是一種簡(jiǎn)單易行的常用方法。

2.測(cè)長(zhǎng)法

該法是通過測(cè)}.:f摩擦副端面試驗(yàn)前后的法向尺寸變化來確定磨損量，一般要有一個(gè)測(cè)量的基準(zhǔn)部位。常用的測(cè)量?jī)x器有測(cè)長(zhǎng)儀、萬能工具顯微鏡、讀數(shù)顯微鏡等.

3.表面輪廓法或表而粗糙度法

該法是通過輪廓儀或粗糙度儀來測(cè)量摩擦表面磨損前后的輪廓或粗糙度變化來確定磨損量。這是因?yàn)槊芊舛某休d而積比隨著表面粗糙度的變化而改變的緣故(圖8-7 )

4.金相分析法

該法是通過觀察摩擦端而磨損前后金相組織變化來確定磨損量，特別是對(duì)研究腐蝕磨損和疲勞磨損時(shí)采用此法更好。金相分析法也可采用電子顯微鏡和電子探針來觀察。

5.化學(xué)分析法

該法是用化學(xué)定性定量法分析磨損微粒的組成和總量，也可借助于光譜和色譜的分析方法來進(jìn)行。

除了以上幾種方法以外，還可采用放射性同位素法和放射性指示器等檢測(cè)手段來測(cè)量端面磨損量.

溫度測(cè)量

機(jī)械密封溫度測(cè)量有:密封環(huán)的溫度分布，沖洗冷卻系統(tǒng)溫度，密封介質(zhì)溫度等。

測(cè)量溫度的方法有接觸式和非接觸式兩種，用于機(jī)械密封溫度測(cè)量以接觸式測(cè)量方法較適宜。

密封環(huán)端面溫度測(cè)量通常測(cè)量靜環(huán)端面處溫度，一般用直徑為1mm的熱電偶埋入石墨環(huán)距端面2mm處進(jìn)行溫度測(cè)量，這種方法常在試驗(yàn)研究時(shí)采用。

除熱電偶溫度計(jì)外，水銀溫度計(jì)是最常用的一種測(cè)溫計(jì)。

泄漏量測(cè)量

泄漏量測(cè)量最簡(jiǎn)單的辦法是用目測(cè)檢查，根據(jù)技術(shù)條件，泵用機(jī)械密封的泄漏量在3~5m L / h之間，如每毫升以16~20滴計(jì)算，則泄漏量標(biāo)準(zhǔn)為1~2滴/min。泄漏的液滴還與密封液體的粘度(溫度)有關(guān)，大體上重質(zhì)油的泄漏速度比輕質(zhì)油的泄漏速度慢一半左右。

除了目測(cè)檢漏之外，還可從泄漏處引出導(dǎo)管用量筒定時(shí)計(jì)量，此法比較方便精確。

點(diǎn)滴成渠，泄漏造成的損失十分驚人。國(guó)外有人用Mobil油，液滴直徑約0.4mm以375升容器做的試驗(yàn)結(jié)果如表8-3所示。

彈簧性能檢測(cè)

彈簧性能檢測(cè)主要有以下幾項(xiàng):

一、永久性變形測(cè)量

將彈簧成品壓縮五次到工作極限負(fù)荷下Hi測(cè)量第四次和第五次的高度，其值不變則認(rèn)為沒有永久變形。

彈簧成品在永久性變形檢測(cè)合格后，才進(jìn)行負(fù)荷公差、尺寸、表面形狀和位置公差的檢查。

四、軸心線直度測(cè)量

軸心線直度測(cè)量如圖8-9所示.最大間隙△值應(yīng)為表6-3中不垂直度公差之半(按1級(jí)精度要求).

其它項(xiàng)目檢查，如尺寸、表面質(zhì)量、熱處理質(zhì)量按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行檢測(cè).

金屬波紋管性能檢測(cè)

金屬波紋管的性能檢測(cè)主要有以下幾項(xiàng):

一、氣密性檢測(cè)

單個(gè)波紋管的氣密性檢查:將波紋管裝在專用夾具上使其密封.專用夾具是由拉桿、連接座、密封塞、密封圈、活動(dòng)套、壓緊件等元件組成，它視波紋管規(guī)格和數(shù)量可自行設(shè)計(jì)。

密封后的波紋管放在盛水的容器中，在波紋管內(nèi)通人0.1MPa的壓縮空氣(當(dāng)波紋管的最大耐壓小于0.2MPa時(shí)，則通人最大耐壓力的30%)，保持1分鐘，在水中的波紋管表面無氣泡冒出，就認(rèn)為合格.

波紋管組合件的氣密性檢查:最常用的是用氮質(zhì)譜檢漏.如用氮?dú)鈬娚浞ㄟ€可檢測(cè)焊接波紋管的焊縫.                                                                                                       二、剛度測(cè)量

在專用的測(cè)量?jī)x器(一般為拉壓力試驗(yàn)機(jī))上對(duì)預(yù)壓縮的波紋管施加集中負(fù)荷Q(N)，使波紋管壓縮，側(cè)量其壓縮量S(mm)，計(jì)算其比值Q/S(N/mm)，即視為波紋管剛度.

側(cè)量時(shí)波紋管的壓縮量應(yīng)符合表8-4規(guī)定，預(yù)壓縮童應(yīng)小于此規(guī)定.

三、最大允許位移測(cè)里

在專用裝置上，以專用儀器指示波紋管自由長(zhǎng)度下的零位，然后在集中負(fù)荷作用下壓縮，使壓縮量等于規(guī)定值，保持1分鐘后除去負(fù)荷.這樣重復(fù)三次，立即讀取零位偏移量，該值不得大于表8-5規(guī)定.

四、最大耐壓力測(cè)量

將波紋管固定在專用裝置上，使波紋管兩端密封，并限制其自由端，以專用儀器指示任一波紋一側(cè)做為零位，然后向波紋管內(nèi)通入規(guī)定壓力的80%，保持1分鐘，釋放壓力，立即讀取零位偏移值，其值不得超過波紋管有效長(zhǎng)度L1的0.2%.

五、工作壽命(機(jī)械疲勞)測(cè)量

在專用疲勞試驗(yàn)機(jī)上，以10~15次/min的頻率將波紋管壓縮100次，其壓縮量應(yīng)等于最大允許位移.然后再進(jìn)行氣密性、剛度、最大允許位移、最大耐壓力等項(xiàng)目測(cè)量.

密封圈密封性能檢測(cè)

摩擦副端面平面度檢查

摩擦副端面平面度測(cè)量方法有:研點(diǎn)法，刀口尺法，輪廓儀測(cè)量法和光干涉法(利用光學(xué)平晶測(cè)量).以上四種測(cè)量方法以光干涉法比較實(shí)用.

一、光干涉法的光源

光干涉法所用的光源是單色光源，它可用濾色鏡、棱鏡獲得，但多數(shù)實(shí)用光源采用電激勵(lì)某種元素的原子后產(chǎn)生所需光源。常用光源元素有:汞、汞198、鎘、氪、氪86、鉈、鈉、氦和氖，其中以鈉光源和氦光源用得較多.

二、光學(xué)平晶的要求

平晶是用透明的石英或Pyrex玻璃(硼硅酸玻璃)制成，其一面的平面度至少在0.025~0.125um之內(nèi)。

平晶有方形或圓形，對(duì)邊或直徑在25~400mm(更大的要定做)，厚度為12.5~63rnm。

平晶精度:商用0.2um，生產(chǎn)用o.1um，作基準(zhǔn)用0.05um，標(biāo)準(zhǔn)用0.025um.因此，密封環(huán)端面平面度檢查用的平晶精度用0.1um級(jí).

平晶的直徑至少等于測(cè)量件的直徑，通常在200mm以下.

三、光學(xué)平晶檢驗(yàn)裝置

光學(xué)平晶檢驗(yàn)裝!如圖8-11所示.

用平晶檢驗(yàn)密封端面的平面度時(shí)注意事項(xiàng):

1.使用平晶時(shí)，不要在粗糙平面上移動(dòng)，以免損壞平晶表面;

2.在平晶面和測(cè)盆件端面之間，不應(yīng)有灰塵、絨頭和水氣，檢驗(yàn)必須在干燥條件下進(jìn)行。

3.平晶精度按規(guī)定要求，并定期檢查.

四、干涉條紋的形狀及判別

在實(shí)際生產(chǎn)中，動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的密封端面經(jīng)研磨、拋光后還不能達(dá)到十分理想的平面度.所以在用平晶檢查時(shí)，見到的干涉條紋形狀不可能是完全平行，間距相等的.

由于各密封廠生產(chǎn)條件不相同，各廠有自己的檢測(cè)手段和經(jīng)驗(yàn)，至今尚無統(tǒng)一的干涉

條紋形狀圖樣，就是資料上介紹的圖樣差別也是很大.今將日本Eagle公司、比拉公司和美國(guó)杜拉公司評(píng)定密封端面平面度的干涉條紋圖形列在圖8-12、8-13和814中供使用參考.

為了便于對(duì)照，圖8-15、8-16、8-17列出國(guó)內(nèi)有關(guān)資料介紹端面平面度的干涉條紋圖形及其判定結(jié)果供檢查對(duì)照.

總之，實(shí)際干涉條紋形狀很多，干涉條紋數(shù)則與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、制造廠水平、密封的使用條件有關(guān)。干涉條紋數(shù)多少(平面度數(shù)值大小)，按規(guī)定在1~3條之間，但這是以特定光源的半波波長(zhǎng)在0.3um以下(或接近0.3um)為前提的.

圖8-14(a)表示在1光帶以內(nèi)典型的密封面干涉光帶圖形，X一間隙，它取決于平晶面與密封面的氣隙而與平面度無關(guān).

圖8-14(b)外部邊緣彎曲的光帶是由拋光工序沖刷的緣故，這是正常的圖形與平面度有關(guān).線AB交叉1條黑帶，被AB接觸的面積表示平面度超出1個(gè)光帶。

圖8一14(c)光帶一邊彎曲表示平面度超出3條光帶(按箭頭所指AB線相交3條黑帶)，此圖平面度超出杜拉公司質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，因杜拉公司規(guī)定1一2條光帶為合格.

圖8一14(d)2條光帶被AB線相交并落在2環(huán)中部所指的21/2光帶彎曲處，線AB相交2條光帶，杜拉公司認(rèn)為交叉處為21/2光帶的卵形彎曲·

圖8一14(e)馬鞍形表示超出3條光帶的情況.

圖8一14(f)馬鞍形表示超過6條光帶的情況.

圖8一14(g)表示一圓柱形部分具有3條光帶的讀數(shù)差錯(cuò).

圖8一14(h)對(duì)稱圖形表示凹凸平面.AB線相交3條光帶。