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摩擦性能試驗

同端面載荷下分別對普通密封環和激光加工多孔端面密封環進行對比試驗，2種密封環的端面尺寸、表面粗糙度、端面載荷及轉速等試驗條件均完全相同，碳石墨材料制造的密封環與兩種試驗密封環配對運轉。激光加工多孔端面機械密封的摩擦系數比普通機械密封的摩擦系數要低得多。從摩擦系數值來看，普通機械密封的摩擦系數值處于邊界摩擦狀態，而激光加工的多孔端面機械密封的摩擦系數值處于混合、甚至液體摩擦狀態，因此，激光加工多孔端面密封環比普通密封環具有更好的摩擦性能。

多孔端面機械密封的原理與應用

車時，即動環不旋轉時，在彈簧力作用下，靜環與動環構成靜止平面密封，使流體介質得以密封。當動環回轉時，由于靜環表面有很多微孔，動環的轉動使其表面與靜環表面上的微孔形成收斂縫隙流體膜層，使每一個孔都像一個微動力滑動軸承。也就是說，當另一個表面在多孔端面上滑動時，會在孔的上方及其周邊產生流體動壓力，這就是流體動壓效應。流體動壓力的承載能力取決于滑動的速度、介質的粘度和流體膜厚度。這些孔產生動壓效應的共同作用的結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為流體摩擦。試驗研究表明，在端面載荷和轉速相同時，多孔端面機械密封環之間的間隙總是大于普通機械密封環之間的間隙。端面載荷增加時，普通機械密封環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。對于多孔端面機械密封環，端面載荷增加時，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，從而滿足嚴格的機械密封泄漏要求，同時減少了密封面的磨損。因此，多孔端面機械密封可有效地延長密封壽命。

機械密封件屬于精密、結構較為復雜的機械基礎元件之一，是各種泵類、反應合成釜、透平壓縮機、潛水電機等設備的關鍵部件。其密封性能和使用壽命取決于許多因素，如選型、機器的精度、正確的安裝使用等。

選型方法：機械密封按工作條件和介質性質的不同，有耐高溫、耐低溫機械密封，耐高壓、耐腐蝕機械密封，耐顆粒介質機械密封和適應易汽化的輕質烴介質的機械密封等，應根據不同的用處選取不同結構型式和材料的機械密封。

例：某一CE7120液壓仿形車床，在工作中出現仿形刀架引刀下行轉縱向進給切削時沖刀，致使打刀、廢活現象頻發，機床無法正常工作。

檢測與維修：檢查各液壓控制元件均無故障，維修工作一時進入盲區。拆檢刀架縱向油缸，發現活塞油封“O”形密封圈外圓已經磨平，同時發現活塞外圓尺寸不合要求(屬機床制造原因)，直徑方向小于標準尺寸0.8mm，活塞和油缸體間隙很大，導致縱向油缸兩腔互通竄油。維修時，更換了合格的活塞以及“O”形密封圈后機床沖刀故障排除。

分析其原因是在仿形刀架引刀下行到位的瞬間，刀架整體受一個沖力F’，該力分解后有一個水平推力F’1作用于縱向油缸活塞桿上，與此同時，電磁閥34E1-25B工作，縱向油缸有桿腔接通壓力油，無桿腔接通調速閥回油路，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的作用下開始向無桿腔移動，由于液壓油的不可壓縮性，無桿腔內液壓油壓力急驟升高給活塞形成背壓，活塞受力平衡按調速閥調定速度平穩走刀。該瞬間因有%F’1的作用，縱向油缸腔內壓力P2就會大于P1。實際中，油缸兩腔因間隙竄通，在P2>P1的瞬間，液壓油有從高壓區無桿腔向低壓區有桿腔流動的趨勢，流動一旦產生，P2降低，P1升高，F1增大，活塞受力失去平衡，活塞帶動刀架快速向無桿腔方向移動。而瞬間過后，因仿形刀架下行結束，作用在縱向油缸活塞上的水平推力F’1自行消失，活塞快速移動結束，刀架走刀趨于平穩，沖刀現象結束。

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