机械密封在液体介质中的润滑机制及摩擦情况分析

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    机械密封的润滑

    在液体介质中工作的机械密封一般依靠液体介质在动、静环摩擦面之间形成的液膜进行润滑。因此，保持摩擦面之间的液膜对于保证机械密封的稳定运行和延长其使用寿命至关重要。

    机械密封动、静环之间的摩擦根据不同的情况会造成以下情况：

    (1)干摩擦：

    没有液体进入滑动摩擦表面，因此不存在液膜，只有灰尘和氧化层以及吸附的气体分子。当动环和静环运行时，其结果将不可避免地导致摩擦表面发热、磨损加剧和泄漏。

    (2)边界润滑：

    当动环和静环之间的压力增大或液体在摩擦表面形成液膜的能力较差时，液体就会被挤出间隙。由于表面并非绝对平坦，而是凹凸不平，因此在突起处会发生接触磨损，而在凹陷处则保持液体的润滑性能，从而产生边界润滑。边界润滑具有中等程度的磨损和发热。

    (3)半液体润滑：

   

    滑动表面的凹坑中有液体，接触表面之间保持着一层薄薄的液膜，因此生热和磨损条件较好。由于动环和静环之间的液膜在其出口处具有表面张力，因此液体的泄漏受到限制。

    (4)完全液体润滑：

    当动环和静环之间的压力不足且间隙增大时，液膜变厚。此时，没有固体接触，因此不存在摩擦。但这种情况下，由于动环和静环之间的间隙较大，无法达到密封效果，泄漏严重。这种情况在实际应用中一般是不允许的（受控膜式机械密封除外）。

    机械密封动、静环之间的工况大多处于边界润滑和半液体润滑状态，半液体润滑在摩擦系数最小时，即磨损和磨损时能获得最佳效果。发热量令人满意。密封作用。

    为了使机械密封在良好的润滑条件下工作，需要综合考虑介质特性、压力、温度、滑动速度等因素，但需要选择合适的动、静环之间的压力，合理的润滑结构和完善的动、静环。静环摩擦面的质量也是保证密封有效工作的重要因素。

    以下是增强润滑的几种结构：

    1、端面偏心：

    一般机械密封中，动环中心、静环中心和轴中心线均在一条直线上。如果动环或静环之一的端面中心距轴中心线偏移一定距离，则环在旋转时能不断地将润滑液带入滑动表面进行润滑。

   

    需要指出的是，偏心尺寸不能太大，特别是对于高压。偏心会造成端面压力不均匀，造成不均匀磨损。对于高速密封，不宜采用动环作为偏心环，否则机器会因离心力的平衡而产生振动。

    2、端面开槽：

    高压、高速机械很难维持摩擦表面之间的液膜。液膜常被高压、高速产生的摩擦热破坏。在这种情况下，利用沟槽来加强润滑是非常有效的。动环和静环都可以开槽，通常是在更耐磨的材料上。动环和静环不宜同时开槽，否则会降低润滑效果。为了尽可能防止污垢或磨屑进入摩擦表面，液体沿离心力方向流动（流出型）。静环上应开凹槽，以防止离心力将污垢带入摩擦面。相反，当液体逆离心力方向流动（内流）时，动环上应开有凹槽，离心力有助于将污物从凹槽中甩出。

    摩擦面上开设的小凹槽为矩形、楔形或其他形状。沟槽不宜过多或过深，否则会增加泄漏。

    3、静压润滑：

    所谓静压润滑就是将加压的润滑液直接引入摩擦表面进行润滑。引入的润滑液由单独的液体源（例如液压泵等）供应。该加压润滑液用于抵抗机器内的流体压力。这种形式通常称为静压密封。

    对于气体介质的机械密封，应采取措施建立气膜润滑，如采用气体静压控制的薄膜机械密封或固体润滑，即采用自润滑材料作为动环或静环。只要条件允许，应尽可能将气体介质条件转换为液体介质条件，以利于润滑和密封。