机械密封基础知识-三机械密封的计算

机械密封之密封面间隙的几何公式及计算单位表示
机械密封之密封面间隙h的几何公式及计算单位表示，您知道多少呢？
在进行对机械密封的力学分析之前，我们先来普及一下其相关的各种几何公式所代表着什么？相关的计算单位代表着什么？东晟密封告诉机械密封的密封面间隙h相关的几何公式及计算单位都代表什么吧！
密封面间隙h的公式方式及计算单位表面
机械密封端面间隙是一个很重要的宏观几何参数，其大小决定了泄漏量的多少。

我们先看看密封端面间隙的几何公式是什么吧？
h = hat + hdyn
其中hat ——是表示密封的表面粗糙度形成的密封缝隙的高度，如下几何公式就是表示密封缝隙高度的公式了。

Rmax1 Rmax2
K1 K2
K1及K2 ——表面粗糙度比，迈尔认为K1=K2 =0.67，则hat=0.75（Rmax1 + Rmax2）hdyn ——由液体动压效应该产生的密封缝隙高度，与介质的粘度μ、表面形状和滑动速度u、比压pb 等有关。

hdyn=F(u,μ,pb…)kdRzGn = kdRz( )
以上公式中kd ——无因次系数，对于机油，kd =0.07~0.15。

对于接触式机械密封，可认为密封面的间隙h=hat ，图1中表示出了密封端面间隙的几何形状及流体静压力的分布；对于非接触式流体动压密封，密封面的间隙按式计算方式。

密封端面间隙的几何形状及流体静压力的分布。

2.1 工况条件介质：乙烯；温度-40℃~-10℃；介质压力：3 MPa；轴径：45 mm；线速度：9.4 m/s；转速：4000 r/min；根据综合参数与轴径为中型机械密封。

2.2结构选择2.2.1密封结构的分类机械密封的使用工况和参数主要有密封腔温度和密封压力、密封端面平均速度、轴径、介质特性等。

根据这些参数可以将机械密封进行分类，如表1，表2 所示表 1 机械密封按试用工况和参数分类使用工况类别工况参数按密封端面平均线速度v/(m/s)超高速高速一般速度密封端面平均线速度＞100密封端面平均线速度≥25~100密封端面平均线速度＜100按密封腔温度t/℃高温中温普温低温密封腔温度＞150密封腔温度＞80~150密封腔温度＞-20~80密封腔温度＜-20按轴径大小d/mm大轴径一般轴径小轴径轴径＞120轴径≥25~120轴径＜25按使用介质耐磨粒介质耐强腐蚀介质耐弱腐蚀介质含磨粒介质耐强酸强碱及其他强腐蚀介质耐油丶水丶有机溶剂及其他弱腐蚀介质按密封压力P/MPa 超高压高压中压低压密封腔压力＞15密封腔压力＞3~5密封腔压力＞1~3密封腔压力＞常压~1表 2 机械密封按综合参数和轴径分类机械密封综合参数机械密封类别压力P/MPa 温度t/℃线速度v/(m/s）轴径d/mm重型机械密封＞3 ＜20或＞150 ≥25 ＞120中型机械密封≤3 ＜-20~150 ＜25 25~120轻型机械密封＜0.5 ＞0~80 ＜10 ≤402.2.2 密封结构的确定2.2.2.1单端面由一对密封端面组成的机械密封，结构简单，制造与拆装都相对简便，使用广泛，故采用。

采用场合：作为最常用的机械密封型式，适用于一般场合。

2.2.2.2 内流式流体在密封端面间的泄露方向与离心力方向相反的机械密封，离心力起着阻碍流体泄露的作用，故泄漏量少，密封可靠。

适用场合：可用于高压，有固体颗粒的流体，泄漏量少，故采用。

2.2.2.3 内装式静止环安装于密封端盖（或相当于密封端盖的零件）的内侧（即面向主机工作腔的一侧），适用场合：由于摩擦副受力状态好，冷却润滑效果好，用于安装精度较高的场合，故采用。

机械密封设计压力计算机械密封设计压力计算是决定机械密封性能的关键因素之一。

机械密封是一种用于阻止流体泄漏的密封装置，常见于各种工业设备和机械系统中。

在设计密封装置时，需要考虑到工作环境、密封元件材料和设备操作要求等因素，以确定适当的设计压力。

设计压力应该满足设备运行的要求，确保密封装置能够正常运行。

设计压力包括工作压力和附加压力两部分。

工作压力是指密封装置在工作条件下所承受的压力，通常是根据设备所在工艺流程的要求来确定。

附加压力是指由于设备故障、温度变化、压力波动等原因可能引起的额外压力，需要额外考虑。

密封元件的材料要能够承受设计压力。

常用的机械密封材料包括橡胶、塑料、金属等。

不同材料的材料强度和耐压性能不同，需要根据实际情况选择合适的材料。

在设计压力计算中要根据选用的密封材料的特性，确定最大的允许设计压力。

在机械密封设计中，还需要考虑压力因数和安全系数的影响。

压力因数是指由于密封结构、密封元件和工作介质等因素引起的压力增益。

它是根据实际情况通过实验、经验和计算得到的，用于修正设计压力的大小。

安全系数是指在实际工作中，为了确保密封装置的可靠性和安全性，将设计压力适当增大的比例。

安全系数通常取1.5~2之间。

在进行机械密封设计压力计算时，应该考虑到以下几个方面：1.工作温度：温度的变化对密封性能有很大影响，需要根据设备工作温度确定设计压力。

在高温环境下，密封材料的强度和耐压性能会下降，需要相应降低设计压力。

2.工作介质和介质性质：不同的工作介质对密封性能的要求不同，需要根据介质的特性选择合适的密封材料和设计压力。

例如，腐蚀性介质对密封材料的耐腐蚀性能要求高，需要选择相应的材料。

3.设备运行条件：根据设备的操作要求来确定设计压力。

例如，密封装置在高速旋转或高压下工作时，需要增加设计压力。

4.密封结构和密封元件的特性：密封结构和密封元件的设计和特性也会对密封性能和设计压力产生影响。

例如，双面密封和单面密封的设计压力不同，需要根据实际情况进行选择。

机械密封设计中的计算机械密封是一种常用的密封装置，用于防止流体或气体从机械设备的旋转轴向泄漏，常见于泵、压缩机、离心机等设备中。

机械密封设计中的计算主要包括尺寸计算、密封面压力计算、密封面面积计算和密封间隙计算等。

一、尺寸计算机械密封的尺寸计算包括密封环、密封座、弹簧和密封面等部件的尺寸选择。

这些尺寸的选择必须保证密封具有足够的密封性能，同时要满足设备的工作要求。

首先，需要根据设备的工作参数确定密封面径向力大小。

然后，根据密封面径向力和密封环材料的特性，选择适当的密封环尺寸。

密封环的尺寸选择主要包括内径、外径和厚度。

内径的选择要满足密封环与旋转轴的配合要求，外径的选择要保证密封环能容纳缺口或泄漏环等附件，厚度的选择要满足密封环对密封面的压力要求。

其次，根据设备的工作参数和密封环的尺寸，计算出密封环所受的载荷。

根据载荷大小，选择适当的密封座尺寸，并确保密封座与密封环的配合间隙满足要求。

最后，根据密封环和密封座的尺寸，选择合适的弹簧。

弹簧的选择要考虑到其材料、刚度和变形量等因素，以确保弹簧能够提供足够的压力来保持密封面的接触。

二、密封面压力计算密封面压力是机械密封的关键参数，直接影响到密封的可靠性和使用寿命。

通过计算密封面压力，可以确定密封面是否能够满足密封要求，以及是否需要进一步调整密封参数。

密封面压力计算一般采用力学分析方法。

首先，根据设备工作参数，确定密封面所受的径向力和轴向力。

然后，根据密封环和密封座的特性，计算出密封面的接触面积。

最后，利用力学原理计算出密封面的压力。

在计算密封面压力时，需要考虑到密封环和密封座的变形。

变形对密封面压力的分布和大小均有影响，因此需要进行相应的变形分析。

三、密封面面积计算密封面面积是机械密封的另一个重要参数，直接决定了密封面的紧密程度和密封性能。

通过计算密封面面积，可以确定密封面是否足够大，以及是否需要调整密封参数。

密封面面积计算一般采用几何方法。

首先，根据密封环和密封座的尺寸计算出密封面的面积。