在机械设备中,密封件是必不可少的零件,它主要起着阻止介质泄漏和防止污物侵入的作用。密封件可分为两大主要类型,即静密封件和动密封件。静密封件用于被密封零件之间无相对运动的场合,如密封垫和密封胶。动密封件用于被密封零件之间有相对运动的场合,如油封和机械式密封件。
一、密封件的装配工艺要点
(1)密封件不得有飞边、毛刺、裂痕、切边、气孔及疏松等缺陷。
(2)密封件的外形尺寸和精度必须达到标准要求,橡胶密封件的胶料性能必须达到设计规定密封材料的要求。
(3)零件密封部位的沟、槽、面的加工尺寸和精度、粗糙度应严格符合规范要求。
(4)密封件、密封部位及其所经过的零件表面应清洁干净。
(5)装配前应在密封件和装配密封件时经过的零件表面上涂上足够的合适型号的干净润滑油或与工作介质相容的润滑油脂,以便于装配和保护密封件。
(6)装密封圈的零件,一般应有15°~30°的导入角(最好小于20°)。如图3-3-4-1所示。
图3-3-4-1 装密封件的零件导角
(a)孔口导角;(b)轴端导角
(7)密封件经过零件的螺纹、锐边与键槽等部位时,要将密封件套在专用的薄套筒上进行装配。如图3-3-4-2所示。
图3-3-4-2 用专用薄套筒装配密封件
(a)带螺纹零件;(b)带键槽零件
(8)安装结构复杂的密封装置时,最好用压力机压入或用橡胶锤轻轻敲入。
(9)液压、润滑及冷却系统中螺塞、管接头体等部件的连接密封是垫圈时,要保证:
①密封面与螺纹中心线垂直;
②接口螺纹倒角要合理;
③管接头装配时,连接部件的凹陷部分尺寸略大于垫圈外径尺寸即可;或在管接头细颈部位加一旧密封圈,以防止垫圈偏心。
二、O形密封圈的装配
O形密封圈是截面形状为圆形的圆形密封元件,如图3-3-4-3所示。O形密封圈的作用是将被密封零件结合面间的间隙封住或切断泄漏通道,从而使被堵塞的介质不能通过O形密封圈。大多数的O形密封圈由弹性橡胶制成,它具有良好的密封性,是一种压缩性密封圈,同时又具有自封能力。其结构简单、成本低廉、使用方便,密封性不受运动方向的影响,因此得到了广泛的运用。O形密封圈是一种标准件,在多数情况下,安装在沟槽内。
图3-3-4-3 O形密封圈
1.O形密封圈常用的拆装工具,见表3-3-4-1。
表3-3-4-1 O形密封圈的装配和拆卸工具
2.O形密封圈的安装要点
(1)检查被密封表面,应无缺陷。
(2)对各棱边倒角或倒圆,并去除毛刺。
(3)清洁装配表面,若安装路径上有螺纹、毛刺时,需用专用薄套筒安装。
(4)选用硬度高的橡胶O形密封圈或用挡圈来阻止密封圈被挤入缝隙。如图3-3-4-4所示。
图3-3-4-4 O形密封圈的挡圈
(5)手动安装时,不可使用尖锐工具,但应采用专用工具,以保证O形圈不扭曲。
(6)装配时,O形密封圈和金属零件必须有良好的润滑。所有以矿物油、动物油、植物油或脂为基础的润滑剂,都不适用,常用惰性润滑剂润滑。
(7)禁止过分拉伸O形圈;由密封带制成的O形圈,禁止在其连接处进行拉伸。
(8)若进行自动安装,须做好充分准备。例如为便于安装,可在O形圈的表面涂钼、石墨、敷上滑石粉或用PTFE涂覆。
三、油封的装配
1.油封的结构及类型
旋转轴所用的唇形密封圈,一般简称为油封。油封是一种最常用的密封件,它适用在工作压力小于0.3 MPa的条件下对润滑油和润滑脂的密封,其功用在于把油腔和外界隔离,对内封油,对外防尘。常用于各种机械的轴承处,特别是滚动轴承部位。油封的结构如图3-3-4-5所示。
图3-3-4-5 油封的结构
1—唇口;2—冠部;3—弹簧;4—骨架;5—底部;6—腰部;7—副唇
常用油封的类型参见表3-3-4-2。
2.油封的装配工艺要点
(1)油封在安装前不要太早将包装纸撕开,防止杂物附着在油封表面而带入工作中。
(2)装配前,检查油封各部位尺寸是否与轴及腔体尺寸相符;检查油封的唇口有没有损伤、变形,弹簧有没有脱落、生锈。确保油封清洁和完好无损。
(3)检查腔体与轴各部分尺寸是否正确,尤其是内倒角不能有坡度;轴与腔体的端面加工要光洁,装配倒角处应没有损伤、毛刺、沙子、铁屑等杂物。
(4)对油封、轴以及孔进行严格的清洗。橡胶油封不能用汽油、柴油、煤油清洗,如果油封上有油及赃物,应用干净的棉纱擦拭干净。
表3-3-4-2 常用油封的类型
(5)为了使油封易于套装到轴上,必须事先在轴和油封上涂抹润滑油或脂。
(6)油封要平装,不能有倾斜的现象。一般采用油压设备或套筒工具安装,通过将密封件压进到与腔体内孔前端面相齐或抵住腔体内孔肩底端面达到安装垂直度。安装时,压力不要太大,速度要均匀、缓慢,以防止弹簧脱落。
(7)安装过程中,密封圈唇口滑过的任何表面应光滑无损伤。如果密封圈要滑过带有花键、键槽或孔口时,应使用专用安装工具。专用工具不应采用软金属制作,也不允许使用带缺口的安装工具。
(8)骨架油封安装时应注意使唇边朝向压力油的一边。
(9)密封圈在冬天或在低温环境下安装时,可将密封圈在低于50℃的与其密封介质相同的干净液体中放置10~15 min,以恢复密封圈唇口的弹性。
四、密封垫的安装
密封垫广泛用于管道、压力容器以及各种壳体接合面的静密封中。密封垫有非金属密封垫、非金属与金属组合密封垫(半金属密封垫)、金属密封垫三大类。制作密封垫的材料通常以卷装和片装形式出售,并可用各种形状的密封垫制作工具切割成密封垫片。除此,也有按所需尺寸和形状制成的密封垫片供应,这些密封垫片大多是具有金属面层和弹性内层的半金属密封垫片。
密封垫的安装工艺要点如下:
(1)清理、清洗两个被密封表面。密封面间不得有任何影响连接密封性能的划痕、斑点、杂物等。
(2)在密封面、垫片、螺纹及螺栓螺母旋转部位稍微涂抹上一层用石墨粉或石墨粉和机油(或水)调和的润滑剂。
(3)确定预紧力。在保证试压不漏的情况下,尽量减小。
(4)用定力矩或测力矩扳手参照螺纹连接中螺栓的拧紧方法拧紧全部螺栓或螺母,以便密封垫片应力分布均匀。
(5)垫片安装在密封面上要对中、正确,不能偏斜,不能伸入阀腔或搁置台肩上。
(6)垫片上紧后,应保证连接件有预紧的间隙,以备垫片泄漏时有预紧的余地。
(7)检验所安装的密封垫是否达到密封要求。
五、压盖填料的装填
压盖填料结构主要用作动密封件,它广泛用作离心泵和压缩泵、真空泵、搅拌机和船舶螺旋桨的转轴密封,活塞泵、往复式压缩机、制冷机的往复运动轴的密封,以及各种阀门阀杆的旋转密封等,其结构如图3-3-4-6所示。压盖填料是通过填料与轴间的“轴承效应”和“迷宫效应”对运动零件进行密封,防止液体泄漏。
要保持良好的润滑和适当的压紧,需要经常对填料的压紧程度进行调整。为了维持液膜和带走摩擦热,需使填料处有少量泄漏,所以要定期更换填料。
压盖填料合理装填的步骤如下。
(1)清除结构中原有的旧压盖填料(包括填料盒底部的环)。
(2)清洗轴、杆,做到填料腔表面清洁、光滑。
(3)检查全部零件功能是否正常,如检查轴表面是否有划伤、毛刺等现象。并用百分表检查轴在密封部位的径向圆跳动量,其公差应在允许范围内。
(4)用游标卡尺测量填料盒的孔径D,轴的直径d,计算确定填料的厚度S:S=(D-d)/2。如图3-3-4-7所示。
图3-3-4-6 压盖填料的结构
图3-3-4-7 填料厚度的确定
(5)修正尺寸小的或过大的填料。较小量的尺寸偏差可用圆杆或管子在较硬的平面上滚压来纠正,如图3-3-4-8所示,但严禁用锤击来纠正尺寸,以防破坏填料的结构。
(6)填料的装填。
①安装挡圈。对比较陈旧的设备,为防止填料挤入间隙,要安装塑料或金属的挡圈,如图3-3-4-9所示。
图3-3-4-8 填料的尺寸修正
图3-3-4-9 安装挡圈
②切断填料。将成卷的新填料切成具有平行切面的单独填料环。切断方法如图3-3-4-10所示:将填料缠绕在一根与轴直径相同的木棒上,再用刀沿一定角度的斜面切断填料(含润滑脂的软编织填料和塑料填料切口斜面角度为30°;硬质填料或金属填料切口斜面角度为45°)。将切断后的每一节填料用与填料同宽度的纸带呈圆环形包扎并黏结好纸带接口,置于洁净处。
③在轴上套入填料。取一根填料,将纸带撕去,用足量的石墨润滑脂或二硫化铝润滑脂、云母润滑脂对填料进行润滑,再用双手各持填料接口的一端,沿轴向拉开使之呈螺旋形,再从切口处套入轴径。如图3-3-4-11所示。
图3-3-4-10 填料的切断
图3-3-4-11 在轴上套入填料
④填料的压入与预紧。用与填料腔尺寸相同的木质两半轴套,合于轴上,将填料推入腔的深部,并用压盖施加压力使填料得到5%~10%的预压缩量,然后将轴转动一周,取出木轴套。如图3-3-4-12所示。
⑤同样的方法装填其余填料。但应保证填料环的切口错位及切口的良好闭合,以防切口泄漏。如图3-3-4-13所示。
图3-3-4-12 填料的压入与预紧
图3-3-4-13 填料装填时的切口要求
⑥压紧压盖。装填完最后一根填料后,调整压盖垂直于衬套,并适当地压紧压盖;再用手转动轴,调整压紧力趋于抛物线分布,最后再略微放松一下压盖。
(7)试运转调整。试运转,检查是否达到密封要求和验证发热程度。若不能密封,可将填料再压紧一些;若发热过大,可将填料放松一些。反复调整至只呈滴状泄漏和发热不大时为止。
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