机械密封由于它适应性强、能耗低、寿命长，所以在各个领域中得到了广泛应用。但是，有关机械密封设计及基本参数对密封性能、功率消耗、摩擦、磨损的影响尚处于使用经验数据的状态.设计产品虽可满足使用要求，

是否处于最佳状态，尚无把握.最近密封设计开始采用计算机设计，也仅是一种设计手段.密封界普遍认为影响机械密封端面摩擦的因素很多，至今还缺乏较全面的理论公式，有待于进一步研究解决.以致有人认为“密

封设计只被看作为一种试验技术.事实上不能象计算梁的强度或滑动轴承等那样有可靠的设计理论，困难在于非常缺乏有关密封特性方面的系统资料".

摩擦副端面摩擦扭矩测量

一、摩擦副端面扭矩测量的目的

二、扭矩测量试验装置

扭矩测量试验装置的型式很多，常用的试验装置如图8-1、8-2所示。

图8-1为E.Mayer用的扭矩试验装置，此试验装置用3.3~3.4kW电动机经过三角皮带轮变速，转速范围1500一5000r/min.

由外部更换的联接轴2是为了适应不同尺寸的机械密封而设计.径向力由滚柱轴承支承，高的轴向力由两个均匀受力的滚珠止推轴承1承担.用可换的扭矩测量杆测量摩擦力矩，此杆上还设有压力液体通人流道和液体排出流道.轴向力经过扭矩测量杆传到支架11上。这个支架装有接头，分别和压力表及泵的软管相联接.扭矩测量杆的扭转角用长250mm的摆动减震臂来传递.摆动臂带有测量装置，在此臂上设有标定装置，转角通过文丘里装置用高为500mm易读数的液体压力计放大，将此刻度标定后，便可直接读出扭矩或者摩擦系数的数值。测量端的轴承用冷却系统6保证恒温，目的是为了消除由于被密封介质在不同的温度下造成轴承摩擦损失的不同.泄漏出来的液体收集在一量筒中，这种试验装置可以得到高的测量精度，但在高速和中等压力下，轴向止推轴承寿命较短。

端面磨损量测量

机械密封端面的磨损是衡量机械密封使用寿命的重要标志之一。根据JB4127-85规定，以清水为介质进行一试验，运转100小时软质材料的密封环磨损量不大于0.02mm，进的一高速泵要求动环的磨损深度大于0.005mm就要重新研磨。所以，端面磨损量的测可以了解密封的实际使用情况。

端面磨损量的测童方法:

1.秤量法

秤量法是秤量摩擦副环试验(运转)前后的质量变化来确定磨损量.一般在天平上进行，这是一种简单易行的常用方法。

2.测长法

该法是通过测}.:f摩擦副端面试验前后的法向尺寸变化来确定磨损量，一般要有一个测量的基准部位。常用的测量仪器有测长仪、万能工具显微镜、读数显微镜等.

3.表面轮廓法或表而粗糙度法

该法是通过轮廓仪或粗糙度仪来测量摩擦表面磨损前后的轮廓或粗糙度变化来确定磨损量。这是因为密封而的承载而积比随着表面粗糙度的变化而改变的缘故(图8-7 )

4.金相分析法

该法是通过观察摩擦端而磨损前后金相组织变化来确定磨损量，特别是对研究腐蚀磨损和疲劳磨损时采用此法更好。金相分析法也可采用电子显微镜和电子探针来观察。

5.化学分析法

该法是用化学定性定量法分析磨损微粒的组成和总量，也可借助于光谱和色谱的分析方法来进行。

除了以上几种方法以外，还可采用放射性同位素法和放射性指示器等检测手段来测量端面磨损量.

温度测量

机械密封温度测量有:密封环的温度分布，冲洗冷却系统温度，密封介质温度等。

测量温度的方法有接触式和非接触式两种，用于机械密封温度测量以接触式测量方法较适宜。

密封环端面温度测量通常测量静环端面处温度，一般用直径为1mm的热电偶埋入石墨环距端面2mm处进行温度测量，这种方法常在试验研究时采用。

除热电偶温度计外，水银温度计是最常用的一种测温计。

泄漏量测量

泄漏量测量最简单的办法是用目测检查，根据技术条件，泵用机械密封的泄漏量在3~5m L / h之间，如每毫升以16~20滴计算，则泄漏量标准为1~2滴/min。泄漏的液滴还与密封液体的粘度(温度)有关，大体上重质油的泄漏速度比轻质油的泄漏速度慢一半左右。

除了目测检漏之外，还可从泄漏处引出导管用量筒定时计量，此法比较方便精确。

点滴成渠，泄漏造成的损失十分惊人。国外有人用Mobil油，液滴直径约0.4mm以375升容器做的试验结果如表8-3所示。

弹簧性能检测

弹簧性能检测主要有以下几项:

一、永久性变形测量

将弹簧成品压缩五次到工作极限负荷下Hi测量第四次和第五次的高度，其值不变则认为没有永久变形。

弹簧成品在永久性变形检测合格后，才进行负荷公差、尺寸、表面形状和位置公差的检查。

四、轴心线直度测量

轴心线直度测量如图8-9所示.最大间隙△值应为表6-3中不垂直度公差之半(按1级精度要求).

其它项目检查，如尺寸、表面质量、热处理质量按有关规定进行检测.

金属波纹管性能检测

金属波纹管的性能检测主要有以下几项:

一、气密性检测

单个波纹管的气密性检查:将波纹管装在专用夹具上使其密封.专用夹具是由拉杆、连接座、密封塞、密封圈、活动套、压紧件等元件组成，它视波纹管规格和数量可自行设计。

密封后的波纹管放在盛水的容器中，在波纹管内通人0.1MPa的压缩空气(当波纹管的最大耐压小于0.2MPa时，则通人最大耐压力的30%)，保持1分钟，在水中的波纹管表面无气泡冒出，就认为合格.

波纹管组合件的气密性检查:最常用的是用氮质谱检漏.如用氮气喷射法还可检测焊接波纹管的焊缝.                                                                                                       二、刚度测量

在专用的测量仪器(一般为拉压力试验机)上对预压缩的波纹管施加集中负荷Q(N)，使波纹管压缩，侧量其压缩量S(mm)，计算其比值Q/S(N/mm)，即视为波纹管刚度.

侧量时波纹管的压缩量应符合表8-4规定，预压缩童应小于此规定.

三、最大允许位移测里

在专用装置上，以专用仪器指示波纹管自由长度下的零位，然后在集中负荷作用下压缩，使压缩量等于规定值，保持1分钟后除去负荷.这样重复三次，立即读取零位偏移量，该值不得大于表8-5规定.

四、最大耐压力测量

将波纹管固定在专用装置上，使波纹管两端密封，并限制其自由端，以专用仪器指示任一波纹一侧做为零位，然后向波纹管内通入规定压力的80%，保持1分钟，释放压力，立即读取零位偏移值，其值不得超过波纹管有效长度L1的0.2%.

五、工作寿命(机械疲劳)测量

在专用疲劳试验机上，以10~15次/min的频率将波纹管压缩100次，其压缩量应等于最大允许位移.然后再进行气密性、刚度、最大允许位移、最大耐压力等项目测量.

密封圈密封性能检测

摩擦副端面平面度检查

摩擦副端面平面度测量方法有:研点法，刀口尺法，轮廓仪测量法和光干涉法(利用光学平晶测量).以上四种测量方法以光干涉法比较实用.

一、光干涉法的光源

光干涉法所用的光源是单色光源，它可用滤色镜、棱镜获得，但多数实用光源采用电激励某种元素的原子后产生所需光源。常用光源元素有:汞、汞198、镉、氪、氪86、铊、钠、氦和氖，其中以钠光源和氦光源用得较多.

二、光学平晶的要求

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之内。

平晶有方形或圆形，对边或直径在25~400mm(更大的要定做)，厚度为12.5~63rnm。

平晶精度:商用0.2um，生产用o.1um，作基准用0.05um，标准用0.025um.因此，密封环端面平面度检查用的平晶精度用0.1um级.

平晶的直径至少等于测量件的直径，通常在200mm以下.

三、光学平晶检验装置

光学平晶检验装!如图8-11所示.

用平晶检验密封端面的平面度时注意事项:

1.使用平晶时，不要在粗糙平面上移动，以免损坏平晶表面;

2.在平晶面和测盆件端面之间，不应有灰尘、绒头和水气，检验必须在干燥条件下进行。

3.平晶精度按规定要求，并定期检查.

四、干涉条纹的形状及判别

在实际生产中，动环和静环的密封端面经研磨、抛光后还不能达到十分理想的平面度.所以在用平晶检查时，见到的干涉条纹形状不可能是完全平行，间距相等的.

由于各密封厂生产条件不相同，各厂有自己的检测手段和经验，至今尚无统一的干涉

条纹形状图样，就是资料上介绍的图样差别也是很大.今将日本Eagle公司、比拉公司和美国杜拉公司评定密封端面平面度的干涉条纹图形列在图8-12、8-13和814中供使用参考.

为了便于对照，图8-15、8-16、8-17列出国内有关资料介绍端面平面度的干涉条纹图形及其判定结果供检查对照.

总之，实际干涉条纹形状很多，干涉条纹数则与质量标准、制造厂水平、密封的使用条件有关。干涉条纹数多少(平面度数值大小)，按规定在1~3条之间，但这是以特定光源的半波波长在0.3um以下(或接近0.3um)为前提的.

图8-14(a)表示在1光带以内典型的密封面干涉光带图形，X一间隙，它取决于平晶面与密封面的气隙而与平面度无关.

图8-14(b)外部边缘弯曲的光带是由抛光工序冲刷的缘故，这是正常的图形与平面度有关.线AB交叉1条黑带，被AB接触的面积表示平面度超出1个光带。

图8一14(c)光带一边弯曲表示平面度超出3条光带(按箭头所指AB线相交3条黑带)，此图平面度超出杜拉公司质量标准，因杜拉公司规定1一2条光带为合格.

图8一14(d)2条光带被AB线相交并落在2环中部所指的21/2光带弯曲处，线AB相交2条光带，杜拉公司认为交叉处为21/2光带的卵形弯曲·

图8一14(e)马鞍形表示超出3条光带的情况.

图8一14(f)马鞍形表示超过6条光带的情况.

图8一14(g)表示一圆柱形部分具有3条光带的读数差错.

图8一14(h)对称图形表示凹凸平面.AB线相交3条光带。