1、机械密封用密封环和辅助密封圈密封环密封环包括旋转环和静止环，它们是机械密封中最主要的零件，其性能好坏直接关系到密封效果和寿命。因此对密封环的材料、结构、形状、尺寸以及表面加工质量等都有较高的要求。1）选择密封环材料必须具备足够的强度、硬度，耐磨性、耐蚀性、耐温性、耐冲击韧度和疲劳强度等，并且要具有良好的加工性和合理的经济性。其中，耐磨性、耐蚀性和抗热裂性能是最主要的要求。2）密封环的结构形状密封环的结构型式很多，主要根据使用要求确定。图29.7-12为旋转环的几种常用结构型式，图 a 结构简单，省略了推环，适合采用橡胶 O 形辅助密封圈，缺点是密封圈沟槽直径不易测量，制造时难于保证公差；图 b
2、 对于各种形状的辅助密封圈都能适应，装拆方便；图 c 只适合用 O 形密封圈，对密封圈尺寸精度要求低，但易使密封圈变形。图29.7-12旋转环的结构型式为节约贵重金属，机械密封常将两种不同材料的环进行压装和热装，见图 d。为提高镶装处密封的可靠性，有时还需配合使用高强度、耐高温粘接剂。环的最大应力可近似按厚壁组合圆筒公式计算，在最高工作温度下，过盈量应保持在2550m。镶装宽度一般为520mm。为使硬质合金环能正确镶嵌到位，设计时应考虑在环座上设退刀槽，如图29.7-13所示。图29.7-13硬质合金环镶嵌结构图29.7-12e 采用了柱销连接，可克服 d 图结构在高温下易从环座中脱出的缺点，
3、但加工困难；图 f 是堆焊硬质合金或喷涂陶瓷等的结构。上述各种结构中，图d 是目前采用最普遍的一种。图29.7-14为静止环常用的结构型式。其中图的结构 a 应用最普遍，辅助密封圈采用橡胶 O 形圈、聚四氟乙烯 V 形圈或 O 形圈均可；图 b 结构的尾部较长，安装两个 O 形密封圈，中间环隙可通水冷却；图 c 结构也是为了强化冷却的一种结构形式；图 d 结构的两端面均加工成工作面，工作一段时间后可调头使用；图 e 结构多用于外置式，或轻载的简易机械密封上。图29.7-14静止环的结构型式3)密封环的主要尺寸密封环的主要尺寸（见图29.7-15）包括密封端面宽度 b、端面内直径 d1和外直径
4、d2，其次还有端面凸台高度 h 和密封环与轴的配合间隙。图29.7-15密封环主要尺寸密封端面常用软、硬两种不同材料配对。窄环常用软材料，宽环常用硬材料，这样可避免磨损后硬环嵌入软环。在强度、刚度允许前提下，端面宽度 b（其值为 ）应尽量选取较小值，过大则冷却、润滑效果不好，但也不宜过小，否则会使端面压强增加，温度升高，摩损加剧。此外，选择时也应考虑密封工作条件，如转速高、易挥发介质和气体时，都应适当减小端面宽度，以利润滑和改善导热状况。窄环端面宽度 b 的参考值见表29.7-4。硬环端面宽度应比软环大13mm。若旋转环和静止环均为硬材料，则两者可取相等宽度。端面高度 h 一般取23mm。石墨
5、、填充聚四氟乙烯、青铜等可取3mm；碳化钨可取2mm。设计时主要考虑强度和耐磨性。当载荷系数 K、端面宽度 b 及平衡直径 db确定之后，即可算出端面内径 d1：内流平衡式外流平衡式非平衡式：d 1=d+（15）端面外直径：d 2=d1+2b密封环与轴的配合间隙，旋转环和静止环取值不同。对于旋转环，虽然与轴无相对运动，但为了保证具有一定浮动性以补偿轴与静止环的偏斜、轴振动等的影响，取直径间隙 e1=0.51mm。对于静止环，因为它与轴有相对运动，其间隙值应略大，一般取直径间隙 e2=12mm。密封环摩擦端面平面度一般0.9m。为防止摩擦面粘着，减小起动转矩，两端面应具有不同的粗糙度值，参见表2
6、9.7-5。表29.7-4窄环端面宽度 b端面宽度 b轴径 d窄环材料16 18 20 22 25 28 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100110120石墨 3 4 5 5.5 6碳化钨 2 2.5 3 3.5填充聚四氟乙烯3 4 5 5.5 非平衡式青铜 2 2.5 3 3.5碳化钨 2 2.5 2.75 3石墨 2.5 3 4 5 5.5 6平衡式青铜 2 2.5 2.75 3表29.7-5摩擦端面粗糙度值（m）材料 静止环 旋转环陶瓷 抛光至 R 0.2 研磨至 R 0.4石墨 抛光至 R 0.2 抛光至 R 0.2金属 抛光至 R
7、 0.2 研磨至 R 0.4碳化钨 抛光至 Ra0.05 研磨至 R 0.25硅化石墨 抛光至 R 0.05 研磨至 R 0.4碳化硅 抛光至 R 0.05 研磨至 R 0.44)辅助密封圈和波纹管机械密封中的辅助密封圈包括旋转环密封圈和静止环密封圈，它们分别构成旋转环与轴、静止环与压盖之间的密封。同时，由于密封圈材料具有弹性，能对密封环起弹性支撑作用，并对密封端面的歪斜和轴的振动有一定的补偿和吸振效果，可提高密封端面的贴合度，当端面磨损后，在弹簧力作用下，密封圈随补偿环沿轴向作微小的补偿移动。5)机械密封中常用辅助密封圈为橡胶 O 形密封圈和聚四氟乙烯 V 形密封圈，辅助密封圈的大小必须与密
8、封部位相关尺寸相适应。图29.7-16a、b 分别为 O 形密封圈和 V 形密封圈与相关部位的尺寸。考虑橡胶 O 形圈与聚四氟乙烯 V 形圈的互换性，设计时取相同的公称尺寸。O 形密封圈安装后的压缩量应该适当，普通橡胶 O 形圈压缩率取截面直径的5%10%，对轴的过盈量为1%3%。表29.7-6为橡胶 O 形密封圈尺寸及压缩率推荐值。O 形密封圈的压缩率是靠控制密封圈安装沟槽的尺寸来保证的，O 形密封圈的安装沟槽见图29.7-17。图中 D1，见图29.7-16。图29.7-16密封圈及相关部位尺寸6)表29.7-6橡胶 O 形密封圈尺寸及压缩率推荐值内径 D1/mm O 形圈截面直径 d1/
9、mm 压缩率（%）d 2 610 69 68.5V 形辅助密封圈一般用聚四氟乙烯车制而成，其形状、尺寸见图29.7-17和表29.7-7。7)表29.7-7V 形密封圈的 V 形环尺寸推荐值1628 3080 851402436 4090 97152B 3.6 4.1 4.5B1 1 1.3 1.5表29.7-8为 V 形密封圈的撑环尺寸推荐值。静止环的 V 形辅助密封圈，通常是将一个 V 形环和一个撑环配对使用。V 形密封圈作旋转环辅助密封时，是将两个 V 形环重叠使用，并将推环的端部加工成与撑环相同的形状、尺寸，以代替撑环的功能。8)表29.7-8V 形密封圈的撑环尺寸推荐值（mm）d（D 11） 2528 3080 85140D（d 11） 3336 4090 97152B 2.3 2.7 3.2B1 0.5 1 1.5图29.7-17聚四氟乙烯 V 形密封圈截面形状尺寸a）撑环；b）V 形环
