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影響機械密封端面摩擦系數的主要因素有哪些些? ?

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影響機械密封端面摩擦系數的主要因素有哪些些? ?

發布日期:2018-05-07 作者: 點擊:

       水泵機械密封為您分析影響機械密封端面摩擦系數的主要因素有哪些些?

       機械密封的端面潤滑狀態是邊界潤滑狀態。因此在正常情況下,機械密封都應在邊界潤滑狀態下工作。對于密封失效的情形,則大部分是處于干摩擦情況下運行。為此,下面討論的影響摩擦副端面摩擦系數的主要因素主要是指邊界潤滑及干摩擦狀態下的情況。 

       摩擦副端面處于邊界潤滑狀態工作,相對于干摩擦來說,邊界摩擦具有較低的摩擦系數,能有效的減少端面磨損、延長使用壽命。 
       在邊界潤滑狀態中,做為潤滑劑的密封介質的極性分子吸附在摩擦副端面上所形成的邊界膜叫做吸附膜。而對于含有硫、磷、氯等元素的密封介質還會和摩擦表面起化學反應,生成一層邊界膜,叫做化學反應膜。 
       邊界潤滑下摩擦副端面的摩擦系數主要取決于摩擦表面的性質和邊界膜的結構形式。其影響摩擦系數的主要因素有: 
       (1)吸附膜中極性分子的結構明顯地影響吸附膜的摩擦狀態。在一般情況下,摩擦系數隨極性分子鏈長的增加而下降,并趨于某一個定值。 
       通常極性分子的鏈長決定于分子中的碳原子數,因此,當極性分子中的碳原子數增加時,摩擦系數下降,直到某一個值。圖1為物理吸附膜極性分子鏈中的碳原子數對摩擦系數f的影響,表2給出脂肪酸族內極性分子鏈中的碳原予數對摩擦系數的影響。

物理吸附膜極性分子鏈中的碳原子數對摩擦系數的影響

圖1 物理吸附膜極性分子鏈中的碳原子數對摩擦系數的影響

1——脂肪胺  2——脂肪酸  3——脂肪醇


表2 脂肪酸族內極性分子鏈中的碳原子數對摩擦系數的影響


 脂肪酸族碳原子數 摩擦系數 潤滑效果 
 辛酸0.16 不穩定 
 十二烷酸12 0.080 穩定 
十六烷酸 16 0.065 穩定 
 硬脂酸180.062 穩定 



       (2)各種不同的極性分子在摩擦副端面的吸附量都有一個大值,這個大值叫飽和吸附量。此時,摩擦系數保持穩定的低值。極性分子的吸附量隨極性分子在基液中的濃度增大而增加,在一定濃度達到大吸附量。 
       (3)邊界潤滑的摩擦系數要低,還必須保證邊界膜具有一定的層數。 
       (4)密封端面上當有脂肪酸起化學吸附形成皂膜時,在保持低于這種皂膜的臨界溫度時具有穩定而低的摩擦系數。 
       (5)溫度對邊界膜摩擦系數的影響如圖3所示。 


溫度對邊界膜摩擦系數的影響
圖3 溫度對邊界膜摩擦系數的影響
I——脂肪酸  Ⅱ——含有極壓添加劑的潤滑油  
Ⅲ——脂肪酸與極壓添加劑的混合物  Ⅳ——石臘油

       圖中曲線I為脂肪酸在臨界溫度以下摩擦系數不隨溫度而變,超過臨界溫度,摩擦系數急驟上升。曲線Ⅱ為含有硫,磷、氯等元素的極壓添加劑的潤滑油,化學反應前摩擦系數較高,達到反應溫度以后,摩擦系數能保持穩定的低值。曲線Ⅲ為脂肪酸與極壓添加劑的混合物。在低溫和高溫區都能保持穩定的低摩擦系數。Ⅳ為石臘油,摩擦系數隨溫度升高而增加。 
       (6)在穩定而平滑的摩擦狀態下,端面摩擦系數不受速度的影響。在速度很低的情況下,即在靜摩擦向動摩擦過渡的速度范圍內,吸附膜的摩擦系數隨速度增加而下降,化學反應膜的摩擦系數隨速度增加而增大,如圖4所示。
速度對摩擦系數的影響 
圖4 速度對摩擦系數的影響
1——吸附膜  2——反應膜

       (7)存在吸附膜的邊界潤滑,除極小或極大載荷的情況以外,吸附膜的摩擦系數不受載荷的影響。當載荷能使吸附膜脫吸時,摩擦系數將急劇升高。對于化學反應膜,由于它具有很強的抗粘著能力,因此,在高壓下也能有效的降低端面摩擦系數。


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