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摩擦性能試驗

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

多孔端面機械密封的原理與應(yīng)用

車時，即動環(huán)不旋轉(zhuǎn)時，在彈簧力作用下，靜環(huán)與動環(huán)構(gòu)成靜止平面密封，使流體介質(zhì)得以密封。當(dāng)動環(huán)回轉(zhuǎn)時，由于靜環(huán)表面有很多微孔，動環(huán)的轉(zhuǎn)動使其表面與靜環(huán)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(dāng)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(chǎn)生流體動壓力，這就是流體動壓效應(yīng)。流體動壓力的承載能力取決于滑動的速度、介質(zhì)的粘度和流體膜厚度。這些孔產(chǎn)生動壓效應(yīng)的共同作用的結(jié)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(tài)為流體摩擦。試驗研究表明，在端面載荷和轉(zhuǎn)速相同時，多孔端面機械密封環(huán)之間的間隙總是大于普通機械密封環(huán)之間的間隙。端面載荷增加時，普通機械密封環(huán)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(huán)，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(yán)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(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的機械基礎(chǔ)元件之一，是各種泵類、反應(yīng)合成釜、透平壓縮機、潛水電機等設(shè)備的關(guān)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(zhì)性質(zhì)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(zhì)機械密封和適應(yīng)易汽化的輕質(zhì)烴介質(zhì)的機械密封等，應(yīng)根據(jù)不同的用處選取不同結(jié)構(gòu)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(xiàn)仿形刀架引刀下行轉(zhuǎn)縱向進給切削時沖刀，致使打刀、廢活現(xiàn)象頻發(fā)，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(qū)。拆檢刀架縱向油缸，發(fā)現(xiàn)活塞油封“O”形密封圈外圓已經(jīng)磨平，同時發(fā)現(xiàn)活塞外圓尺寸不合要求(屬機床制造原因)，直徑方向小于標(biāo)準(zhǔn)尺寸0.8mm，活塞和油缸體間隙很大，導(dǎo)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(diào)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(nèi)液壓油壓力急驟升高給活塞形成背壓，活塞受力平衡按調(diào)速閥調(diào)定速度平穩(wěn)走刀。該瞬間因有%F’1的作用，縱向油缸腔內(nèi)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(qū)無桿腔向低壓區(qū)有桿腔流動的趨勢，流動一旦產(chǎn)生，P2降低，P1升高，F(xiàn)1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(jié)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(jié)束，刀架走刀趨于平穩(wěn)，沖刀現(xiàn)象結(jié)束。

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