机械密封密封环的力变形和热变形

    机械密封密封环的力变形和热变形：

    机械密封相对转动的密封面要产生摩擦热，当动环与静环相对速度较高时，摩擦热较大，所产生的摩擦热首先传给密封环，致使密封环温度升高。经过一定时间后，传递给密封环的热量和密封环向周围介质所散失的热量相等，达到了稳定的传热状态，此时在密封环内建立了一个稳定的温度场，密封环内各点具有与初始不同的温度，因而使密封环产生热变形。同时，密封环受介质压力、油膜压力、弹簧力、离心力等机械力的作用，也会引起动环和静环的表面变形，此即密封环的力变形。

    机械密封的密封环变形有力变形、热变形(图1-16)和残余变形。由于变形，密封静、动环在实际使用中会发现端面磨损不均匀，有的靠内径处磨损较大，有的靠外径处磨损较大。究其原因，这种现象是由于温度分布不均匀或作用在环上的压力不均匀造成密封环变形所产生的。由于各种力、热变形的客观存在，致使密封端面的间隙有可能呈现图1-17所示的五种模型：平行平面间隙、收敛间隙、扩散间隙、收敛一扩散间隙和扩散一收敛间隙。

    图1~16机械密封环密封面变形形式

   

    图1-17密封端面间隙模型

   

    影响机械密封缝隙形状变化的主要因素是轴向力、径向力、轴向温度梯度和径向温度梯度。对于接触式机械密封，应尽可能保持密封面的平直和平行，采用合适的变形方式来实现平行平面接触，来减少泄漏量和磨损、延长密封寿命和改善密封性能。对于非接触式机械密封，应尽可能使变形后能保持合适的密封面间隙，来保证密封工作稳定性，防止密封面接触，延长密封寿命。

    机械密封的密封环除了受到力和温度方面的应力导致变形外，还会由于热应力过大导致端面热裂（产生热应力裂纹，图1-18所示）出现热裂的主要原因是密封环表面由于摩擦受热而环的中心部分不受热，造成表面热应力超过材料允许应力的缘故。裂缝使磨损加剧,并在平衡型密封中使密封缝隙开裂造成严重的泄漏。因此，应尽可能对密封副材料的性能和使用条件严格掌捤。在设计和使用时应充分考虑并采取相应的措施，热裂是可以避免的。
    图1-18密封环端面热裂

   

    不论力变形或者热变形均会破坏摩擦副端面的平面度和平行性，产生各种流体动、静压效应，造成密封面承载能力过大而被打幵，或承载能力过小而严重磨损。为此，应尽可能使接触式机械密封保持密封面平行，而非接触式机械密封具有稳定的密封面间隙形状。
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