工程机械用密封垫分析论文
工程机械用密封垫分析论文 1密封垫的功用及材料 1.1功用 密封垫广泛用于工程机械及柴油机的管道、壳体的结合面的静密封中，以 其弹性变形填补零件结合面的不平度，切断泄漏通道，增加泄漏阻力，或承受内 外侧压力差等方式防止流动介质（气体、冷却水、润滑油、齿轮油、液压油、制 动液等）泄漏。如柴油机的汽缸盖、正时齿轮室盖、油底壳、喷油泵侧盖、进排 气管，工程机械底盘中的变速箱盖、方向机侧盖、桥壳后盖、终传动壳体等。1.2材料 按材料密封垫有非金属密封垫、非金属与金属组合密封垫、金属密封垫三 大类，其常用材料有橡胶、皮革、石棉、纸、软木、聚四氟乙烯、钢、铁、铝、 铜和不锈钢等。用棉、麻、石棉、纸、皮革等纤维素材质制成的密封垫，其组织 疏松，致密性差，纤维间有细微缝隙，很容易被流动介质浸透，在压力作用下流 动介质从高压侧通过这些细微缝隙渗透到低压侧，即形成渗透泄漏（约占总泄漏 量的10%~20%）。
1.3密封垫泄漏形式及原因 密封垫的泄漏有三种形式：界面泄漏、渗透泄漏和破坏性泄漏，其中以前 两种为主要形式。产生界面泄漏的原因是：结合面粗糙和变形；
密封垫没有压紧；
结合面紧固螺栓伸长变形或松动；
密封垫发生塑性变形等。界面泄漏量约占总泄 漏量的80%~90%；
材料老化、龟裂、变质等会促使密封垫破坏性泄漏，但安装、 使用不当是主要原因；
如上所述，流动介质浸透到细微缝隙中，造成纤维素材料 制成的密封垫的渗透泄漏。
2石棉橡胶密封垫 石棉橡胶密封垫包括普通石棉橡胶密封垫、耐油石棉橡胶密封垫、增强石 棉橡胶密封垫、石棉钢片密封垫、混合石棉橡胶密封垫和复合石棉橡胶密封垫等。
2.1普通石棉橡胶密封垫普通石棉橡胶密封垫是用石棉、橡胶、结合剂等经辊压而成的各种零件结 合面间所用的密封垫，如发动机汽缸垫、管道法兰盘密封垫等。普通石棉橡胶密 封垫因配料、工艺、性能及用途不同分为高压石棉橡胶密封垫（如XB450）、中 压石棉橡胶密封垫（如XB350）和低压石棉橡胶密封垫（如XB200）三种。其中 高压石棉橡胶密封垫可以用来密封高温（450℃）、高压（6MPa）的流动介质， 中压石棉橡胶密封垫可用于温度350℃、压力4MPa的流动介质的密封；
而低压石 棉橡胶密封垫只用于一般低压冷却水或蒸气的密封。
普通石棉橡胶密封垫单张成型厚度一般为≤3mm。
2.2耐油石棉橡胶密封垫 耐油石棉橡胶密封垫是以石棉、耐油橡胶和结合剂为主要材料经辊压而成 的密封垫，有Ny300型和Ny400型两种。Ny300型耐油石棉橡胶密封垫适用于中 小功率发动机燃油系、润滑系及冷却系的密封，而Ny400型耐油石棉橡胶密封垫 可用于温度400℃、压力4MPa的油料、溶剂、碱类介质的密封。
耐油石棉橡胶密封垫单张成型厚度有1、2、3mm三种。
2.3增强石棉橡胶密封垫 增强石棉橡胶密封垫是由石棉橡胶板和一层或多层镀锌钢丝网（或不锈钢 丝网）组成，分为耐油增强和高压增强两种。钢丝网夹在石棉橡胶中，以增加拉 伸强度，使之承受高压和高温。
增强石棉橡胶密封垫单张成型厚度一般不超过3mm. 2.4石棉钢片密封垫 石棉钢片密封垫是两面为耐油石棉橡胶板，中间夹入冲眼不锈钢片作骨架， 经压制、硫化、表面均匀涂敷润滑剂的密封垫。耐油石棉橡胶板为未经硫化的一 面光滑、另一面拉毛，厚度约0.5mm。不锈钢片厚度为0.2mm、孔眼直径0.1~1mm、 孔眼排列为每100mm36~40孔。目前，石棉钢片密封垫多使用在体积小、质量轻、 功率大的高速二冲程发动机上。2.5混合石棉橡胶密封垫 混合石棉橡胶密封垫是由耐油石棉橡胶板、普通石棉橡胶板、增强石棉橡 胶反以及钢架石棉板等复合加工而成的密封垫，可用于各种状态的零件结合面如光滑面、凹凸面及榫槽面等密封，性能优越，但结构复杂，制造成本高。
2.6复合密封垫 复合密封垫是充分发挥聚四氟乙烯和非金属材料的优点，利用普通石棉橡 胶板和增强石棉橡胶板等制成的密封垫，具有耐高温、耐高压（11~45MPa）、 弹性好、强度高、垫片系数（开始发生泄漏时密封垫的有效压紧力与内压之比） 小等优点。
3密封垫的选用 3.1选用原则 密封垫的选用原则是，对于要求不高的场合可凭经验选用，不合适时再更 换。但对那些要求严格的场合，如压力爆发、可燃气体温度高、有腐蚀性的流动 介质、流速高且有一定压力和温度的管道等，则应根据工作压力、工作温度、流 动介质腐蚀性以及零件结合面的状态和形状来选用。
一般来说，常温低压条件下选用非金属软密封垫，中压高温时选用金属与 非金属组合的密封垫或金属密封垫；
在温度和压力较大波动条件下，应选用弹性 好的或自紧式密封层；
在低温、腐蚀性介质或真空条件下，应选用具有特殊性能 的密封垫。
3.2选用密封垫的影响因素 由上述可知，零件技术状况及工作条件、密封垫材料及密封性能等对合理 选用密封垫有一定影响，现举例一二予以说明。
1）零件结合面状态。零件结合面状态不同，要求使用的密封垫也不同。
例如：光滑的零件结合面，一般应选用低压、软质和较薄的密封垫；
高压工作条 件下、零件强度足够时应选用厚而软的密封垫，不宜采用金属密封垫。因为这时 要求的压紧力过大，导致螺栓较大的变形、零件压紧力减小，反而使密封垫有效 性下降。只有在零件结合面狭窄而光滑的情况下可使用金属密封垫，因为此时在 相同螺栓拧紧力的情况下密封垫有较大的压紧力，可以保持足够的密封度。
2）零件结合面粗糙度。这对密封效果影响很大，特别是当采用非软质密 封垫时。这是因为零件结合面粗糙度大是造成泄漏的主要原因之一。软质密封垫对零件结合面粗糙度要求较低，这是因为它容易变形，能堵住两零件结合面微凸 体相互接触而形成的泄漏通道，从而保证了良好的密封效果。
3）零件结合面与密封层的硬度差。使用密封垫的目的是使密封垫产生弹 性或塑性变形，以填补零件结合面的微小凹凸不平，阻止流动介质的泄漏发生。
因此应使密封垫硬度低于零件硬度，二者相差越大，实现密封就越容易。例如， 当使用金属密封垫时，为了保证良好的密封效果，应尽可能选用较软的材料，使 金属密封垫硬度比零件硬度40HRS以上为宜。
4）黑色金属零件结合面应选用铜质金属密封垫，而不能采用铝质金属密 封垫，以免黑色金属零件遭受电腐蚀损坏。