機械密封原理與設計

譯者序
前言
致謝
第1章引言
1.1旋轉(zhuǎn)軸密封的應用
1.2經(jīng)濟價值
1.3軸密封的類型
1.3.1固定間隙密封
1.3.2面導向密封
1.4機械密封
1.4.1基本組成部分
1.4.2不同的結(jié)構(gòu)類型
1.4.3平衡比
1.4.4基本運行理論
1.4.5PV值
1.4.6工作極限
1.4.7技術(shù)發(fā)展水平和密封失效的原因
1.5基本工作原理
1.5.1密封設計的目標和矛盾
1.5.2邊界潤滑、混合潤滑和全膜潤滑
1.5.3泄漏
1.5.4設計目標
1.6密封系統(tǒng)
1.6.1定義
1.6.2界面形狀
1.6.3摩擦學、接觸壓力和流體壓力
1.6.4性能
1.6.5傳熱
1.6.6磨損和固體力學
1.6.7總結(jié)
1.7本書中使用的方法
第2章文獻
2.1簡介
2.2論文與報告
2.3參考書目表與文獻綜述
2.4書籍、手冊和指南
第3章測量學、摩擦學和材料
3.1密封端面定義與測量
3.1.1表面粗糙度
3.1.2波度：周向形狀誤差（與平面的偏差）
3.1.3徑向錐度（徑向平面偏差）
3.1.4三維表面測量
3.2密封界面形狀
3.2.1假設的界面形狀
3.2.2極限情況
3.3密封端面材料及其性質(zhì)
3.3.1物理性質(zhì)和力學性能
3.3.2摩擦學性質(zhì)
3.3.3化學性質(zhì)
3.4副密封材料
3.4.1物理性質(zhì)和力學性能
3.4.2摩擦學性質(zhì)
3.4.3化學相容性
3.5密封流體
3.5.1重要的流體性質(zhì)
3.5.2所選流體的性質(zhì)
第4章密封界面的摩擦學模型
4.1混合摩擦的摩擦學模型
4.1.1存在的問題
4.1.2求解流體壓力分布：液體
4.1.3求解流體壓力分布：氣體
4.1.4接觸壓力分布
4.1.5承載力和平衡
4.1.6泄漏
4.1.7摩擦力
4.1.8磨損
4.2數(shù)值計算方法
4.2.1擬解決的問題
4.2.2數(shù)值方法的背景與調(diào)研
4.2.3不可壓縮有限差分方程的求解
4.2.4有限差分法求解空化問題
4.2.5可壓縮有限差分方程（層流/亞臨界）
4.2.6一維可壓縮流體（層流/湍流/堵塞流/絕熱）
4.2.7平衡載荷的求解
4.3算例
第5章機械密封熱系統(tǒng)
5.1熱對密封性能與行為的影響
5.1.1機械效應
5.1.2對工藝流體的影響
5.1.3對密封材料的影響
5.2熱源
5.2.1密封界面摩擦
5.2.2密封組件的黏滯阻力
5.2.3工藝流體
5.3冷源
5.3.1工藝流體/環(huán)境
5.3.2沖洗與急冷
5.3.3直接冷卻
5.3.4冷卻循環(huán)
5.3.5汽化與泄漏
5.3.6冷卻方法的評價
5.4傳熱機制
5.4.1熱傳導路徑
5.4.2接觸熱阻
5.4.3密封端面間的溫差
5.4.4對流傳熱機制和對流傳熱系數(shù)
5.5傳熱模型
5.5.1假設
5.5.2數(shù)學基礎(chǔ)
5.5.3數(shù)值方法
5.6傳熱研究
5.7兩相傳熱
5.8實驗結(jié)果
5.9結(jié)論和建議
第6章密封端面變形
6.1機械載荷和熱載荷對端面形狀的影響
6.1.1軸對稱載荷
6.1.2非均勻端面載荷
6.1.3傳動力
6.1.4壓裝與熱裝
6.1.5非均質(zhì)材料
6.1.6不均勻的溫度分布
6.1.7彈簧載荷
6.1.8非均勻截面
6.1.9蠕變
6.2基于圓環(huán)理論的密封環(huán)偏轉(zhuǎn)變形分析
6.2.1圓環(huán)公式
6.2.2軸對稱解
6.2.3分布函數(shù)的周期解
6.2.4集中力所引起的偏轉(zhuǎn)變形
6.2.5圓環(huán)有限單元
6.2.6關(guān)于圓環(huán)有限元法的計算程序
6.2.7截面特性
6.3圓環(huán)理論的計算步驟與示例
6.3.1截面特性
6.3.2由非均勻分布載荷引起的偏轉(zhuǎn)變形
6.3.3集中力載荷
6.3.4均勻的分布載荷與壓力力矩
6.3.5熱載荷
6.4二維軸對稱有限元及邊界元解法
6.4.1有限元法在密封設計中的作用
6.4.2有限元法的應用
6.4.3有限元算例
6.4.4邊界元法
6.5切向適應性
6.5.1適應性的近似理論
6.5.2密封間隙的預測：基礎(chǔ)理論
6.5.3切向適應性的廣義理論
6.6實驗數(shù)據(jù)
第7章密封系統(tǒng)及其研究
7.1引言
7.2密封系統(tǒng)的簡化
7.3軸對稱模型
7.3.1軸對稱、窄環(huán)、粗糙、平端面、液體模型：軸對稱模型1（AXMOD1）
7.3.2軸對稱、任意形狀端面、分布式接觸壓力、完全轉(zhuǎn)動變形平衡模型：軸對稱模型2（AXMOD2）
7.3.3考慮磨損的任意端面形狀模型
7.3.4二維有限元模型
7.3.5軸對稱、粗糙、平行端面、等溫、兩相密封模型：軸對稱模型3（AXMOD3）
7.3.6軸對稱、任意粗糙表面、兩相密封模型：軸對稱模型4
7.3.7一維、可壓縮、軸對稱流動模型：軸對稱模型5
7.4流體動壓模型
7.4.1粗糙、徑向平行、剛性的流體動壓密封近似模型：流體動壓模型1（HYMOD1）
7.4.2粗糙、徑向平行、端面偏轉(zhuǎn)變形、流體動壓密封近似模型：流體動壓模型2（HYMOD2）
7.4.3粗糙、徑向平行、剛性的、流體動壓密封模型：流體動壓模型3（GRMOD）
7.4.4粗糙、徑向平行、端面偏轉(zhuǎn)的流體動壓密封模型：流體動壓模型4（HYMOD4）
7.4.5波度磨損的影響
7.5各種單一模型的綜合歸納形式
7.5.1平行端面模型
7.5.2熱錐度流體靜壓密封模型
7.5.3剛性流體動壓模型
7.5.4總結(jié)
7.6結(jié)論
第8章實驗結(jié)果和模型驗證
8.1實驗結(jié)果
8.1.1對實驗結(jié)果的規(guī)范
8.1.2增強型與平端面潤滑特點
8.1.3fG圖和其他的對比形式
8.1.4機械密封模型和fG圖
8.2平行端面密封的摩擦數(shù)據(jù)、相關(guān)討論和對理論的評價
8.2.1密封的摩擦力數(shù)據(jù)在fG圖中的描述
8.2.2fG圖中滑動銷的摩擦力
8.2.3隨時間變化的摩擦數(shù)據(jù)
8.2.4接觸界面的觀測實驗
8.2.5膜厚和壓力的測量實驗
8.2.6對理論的評價
8.2.7平行端面密封潤滑：工作原理
8.3平行端面密封的PV值和磨損值
8.3.1PV值
8.3.2磨損數(shù)據(jù)
8.4平行端面密封的性能
8.4.1泄漏
8.4.2壽命數(shù)據(jù)
8.5兩相流運行實驗
8.6波度密封實驗數(shù)據(jù)
8.6.1摩擦力數(shù)據(jù)
8.6.2泄漏數(shù)據(jù)
8.6.3最小膜厚
8.6.4初始波度的變形
8.6.5總結(jié)
8.7徑向錐度密封實驗數(shù)據(jù)
8.7.1摩擦數(shù)據(jù)
8.7.2泄漏
8.7.3熱徑向錐度
8.8密封環(huán)和密封材料的數(shù)據(jù)
8.8.1典型的密封環(huán)波度
8.8.2材料特性
8.8.3其他數(shù)據(jù)
8.9密封失效
8.9.1簡介
8.9.2文獻
8.9.3密封失效的原因
8.10總結(jié)
第9章設計
9.1簡介
9.2摩擦學設計
9.2.1名義平行端面：液體介質(zhì)情況
9.2.2名義平行端面的兩相密封
9.2.3流體靜壓、徑向錐度、液體密封
9.2.4流體靜壓、節(jié)流控制、液體密封
9.2.5流體動壓、波度、液體密封
9.2.6其他流體動壓液體密封
9.2.7流體靜壓、錐度、氣體密封
9.2.8其他流體靜壓氣體密封
9.2.9流體動壓、螺旋槽、氣體密封
9.2.10其他流體動壓氣體密封
9.3機械設計
9.3.1結(jié)構(gòu)形式
9.3.2副密封
9.3.3密封環(huán)和壓蓋板設計
9.3.4彈簧設計
9.3.5傳動機構(gòu)設計
9.4傳熱系統(tǒng)設計
9.5密封系統(tǒng)設計
第10章典型的失效形式
10.1熱裂和熱斑
10.1.1背景知識
10.1.2經(jīng)驗觀測
10.1.3理論
10.1.4總結(jié)和結(jié)論
10.2碳材料的皰疤
10.2.1簡介
10.2.2經(jīng)驗數(shù)據(jù)
10.2.3理論
10.2.4總結(jié)和結(jié)論
10.3動態(tài)穩(wěn)定性與追隨性
10.3.1特性
10.3.2經(jīng)驗數(shù)據(jù)
10.3.3理論
第11章當代設計
11.1流體密封的普遍應用
11.1.1流體密封：無顯著潤滑強化的密封
11.1.2流體靜壓密封
11.1.3流體動壓/靜壓液體密封
11.2氣體密封
11.2.1氣體密封：無主動開啟力
11.2.2靜壓型氣體密封
11.2.3流體動壓/靜壓型氣體密封
11.3特殊的應用
11.3.1航空飛行器的密封
11.3.2核反應堆冷卻泵
11.3.3鍋爐給水泵
11.3.4船艦的軸封
11.3.5磨粒環(huán)境
11.3.6火箭發(fā)動機透平泵
11.3.7其他樣式
11.4新設計
11.5發(fā)明
11.6發(fā)展趨勢
第12章結(jié)論
12.1用戶的需求和期望
12.1.1兩相密封選型指南
12.1.2密封環(huán)境壓力和溫度預測
12.1.3密封性能數(shù)據(jù)庫
12.2不確定性和深入研究
12.2.1傳熱系數(shù)
12.2.2平行滑動潤滑
12.2.3皰疤
12.2.4兩相密封建模
12.2.5熱裂和熱彈不穩(wěn)定性
12.2.6密封失效
12.2.7波紋管穩(wěn)定性
12.2.8O形圈的摩擦系數(shù)、剛度和阻尼
12.3結(jié)論
附錄計算機程序
參考文獻