機(jī)械密封性能檢測(cè)
作者:網(wǎng)絡(luò) 發(fā)布時(shí)間:2024-09-30 點(diǎn)擊次數(shù):
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(mǎn)足使用要求,
是否處于最佳狀態(tài),尚無(wú)把握.最近密封設(shè)計(jì)開(kāi)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(guò)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(guò)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(lái)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(guò)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(lái)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(lái)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(guò)測(cè)}.:f摩擦副端面試驗(yàn)前后的法向尺寸變化來(lái)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(wàn)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(guò)輪廓儀或粗糙度儀來(lái)測(cè)量摩擦表面磨損前后的輪廓或粗糙度變化來(lái)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(guò)觀(guān)察摩擦端而磨損前后金相組織變化來(lái)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(lái)觀(guān)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(lái)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(lái)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(méi)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(xiàn)直度測(cè)量
軸心線(xiàn)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(zhuān)用夾具上使其密封.專(zhuān)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(wú)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(zhuān)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(zhuān)用裝置上,以專(zhuān)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(zhuān)用裝置上,使波紋管兩端密封,并限制其自由端,以專(zhuān)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(guò)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(zhuān)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(jiàn)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(chǎng)生產(chǎn)條件不相同,各廠(chǎng)有自己的檢測(cè)手段和經(jīng)驗(yàn),至今尚無(wú)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(chǎng)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?xún)?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(wú)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)相交并落在2環(huán)中部所指的21/2光帶彎曲處,線(xiàn)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(guò)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(chēng)圖形表示凹凸平面.AB線(xiàn)相交3條光帶。