摘 要

机械密封作为泵、压缩机和搅拌器等设备动力输入轴的轴封，在石化、电力、航空等领域有着广泛的应用。随着材料科学和制造技术的不断进步，机械密封的寿命和可靠性得到了很大的提高，但在工业应用中，其失效仍很普遍。要想获得寿命长，性能稳定的机械密封，不仅需要在前人研究的基础上对机械密封结构进行进一步优化和设计，同时还需要开发可靠、测试方便的机械密封性能试验装置。

鉴于很多公司目前在密封构件密封性能检测技术方面的匮乏以及因此而给正常生产带来的不便，使得设计一台专用的机械密封试验设备，对机械密封性能进行多方面的研究和分析，提高机械密封的工作性能和使用寿命，减少故障发生次数，降低设备运作成本，提高生产效率，对生产制造公司具有极大的意义。

毕业设计的主要工作如下：

1. 结合不同密封试验装置的性能，分析国内外密封试验机存在的问题后，拟定了新型密封试验机的设计方案，详述密封试验机的工作原理，所以需设计一种新型机械密封性能试验装置，此装置在任何试验介质压力下均无附加轴向力产生，且两对被测密封端面可以实现等比压调节。
2. 新型密封试验机的创新点在于：能实现摩擦端面等压调节，无附加轴向力；由于采用了双单面结构，可使性能参数更加准确。
3. 密封腔体及主轴的设计与计算。完成了密封腔体的设计、端盖的设计、动、静环的设计以及主轴的设计，同时运CAD制图完成了试验机装配图及腔内零件图的设计、进行评估提高设计的效率和可靠性。
4. 对试验机进行装置测试并修改，使其达到预期效果。

关键词：机械密封/密封试验机/试验机主轴

Structural design of main shaft system of mechanical seal test machine

Abstract

As the shaft seal of power input shaft of pumps, compressors and mixers, mechanical seals are widely used in petrochemical, electric power, aviation and other fields. With the development of material science and manufacturing technology, the life and reliability of mechanical seal have been greatly improved, but its failure is still very common in industrial applications. In order to obtain the long service life and stable performance of the mechanical seal, not only on the basis of previous studies on the mechanical seal structure was further optimized and designed, but also need to develop reliable and convenient testing of the mechanical seal performance test device.

In view of the fact that many companies are in sealing component sealing performance detection technology and the lack of the normal production of the inconvenience, the design of sealing test equipment a special machinery, research and Analysis on the performance of mechanical seals, improve working performance and service life of the mechanical seal, reducing the number of failures, reducing equipment the operation cost, improve production efficiency, and is of great significance to the manufacturing company.

The main work of graduation project is as follows:

1、Combined with the performance of different sealing test device, the problem analysis of the domestic and foreign existing seal testing machine, the design scheme of new type sealing machine, detailed working principle of seal testing machine, so the need to design a new mechanical seal performance test device, this device in any test medium pressure without additional axial force produce, and two of the measured seals can achieve equal pressure regulation.

2、 The innovation of the new sealing test machine is that it can realize the constant pressure regulation of the friction end surface, without additional axial force. Because the double single face structure is adopted, the performance parameters can be more accurate.

3.、Design and calculation of sealed cavity and spindle. The sealing cavity design, cover design, dynamic and static ring design and main shaft design, and completed the CAD drawing evaluation to improve the efficiency and reliability of design, testing machine assembly drawing and parts drawing cavity.

4.、Test and modify the test machine to make it achieve the desired result.

Keywords: mechanical seal / sealing test machine / test machine spindle

目 录

一、前言 1

1.1课题研究背景及意义 1

1.1.1研究背景 1

1.1.2研究意义 1

1.2国内外研究现状 3

1.2.1机械密封的组成及工作原理 3

1.2.2国内机械密封的发展历史 3

1.2.3国外机械密封的发展历史 4

1.3机械密封试验研究内容 5

1.4国内外机械密封实验的研究现状 6

1.5本章小结 8

二、新型试验机主体设计及特点 8

2.1引言 8

2.2机械密封试验机本体设计 9

2.3新型密封机主要工作特征 11

2.4新型密封机创新优点 11

2.5本章小结 11

三、主要设计及计算 12

3.1、密封腔体的设计 12

3.2、端盖的设计 13

3.3、电机选型 14

3.4弹簧比压和端面比压计算 14

3.5、主轴的设计 16

3.6、机械密封动静环 17

3.6.1结构和参数 17

3.6.2受力分析 17

3.7、装置测试实施 18

3.8本章小结 19

四、机械密封发展前景及展望 20

4.1前景 20

4.2展望 20

致谢 21

参考文献 23

一、前言

1.1课题研究背景及意义

1.1.1研究背景

自从机械密封出现以来，它以其泄漏量少、工作可靠性程度高和使用寿命长等优势，极大地改善了设备在生产过程中出现的跑、冒、滴、漏等问题，并越来越多地取代了以前占优势的填料密封在旋转轴密封上的地位。特别是在一些高速、高温、高压、腐蚀性大、有毒易燃易爆的设备环境中，机械密封的作用是其它种类密封产品所不可替代的。

但是机械密封的失效往往会造成环境的污染、能源的浪费及生产效率的降低，严重的可能造成安全事故，因此良好的密封性能在日常生产中发挥着至关重要的作用。很多公司的产品对密封的要求非常高，更关键的是在对密封构件的密封性能进行检测时没有好的办法。大部分检测工作靠人工擦拭浮封环，然后用平镜观察表面缝隙，这样不但检测效果不佳，而且严重影响了生产效率。针对此现状，对机械密封进行深入的研究，生产出高效而精准的密封检测机械显得尤为重要。本课题正是基于此目的，进行机械密封试验机的开发。

1.1.2研究意义

机械密封试验机是进行机械密封试验的专用设备，它是利用机械工程、材料科学、流体力学、测试和信息科学等先进技术设计制造的测试机械密封特性的设备。鉴于很多公司目前在密封构件密封性能检测技术方面的匮乏以及因此而给正常生产带来的不便，使得设计一台专用的机械密封试验设备，对机械密封性能进行多方面的研究和分析，提高机械密封的工作性能和使用寿命，减少故障发生次数，降低设备运作成本，提高生产效率，对生产制造公司具有极大的意义。