机械密封检修工艺优化方案

机械密封是由两块密封元件（静环与动环）垂直于轴的、光洁而平直的表面相互贴合，并作相对转动而构成的密封装置。它是靠密封介质的压力在旋转的动环和静环的接触表面（端面）上产生适当的压紧力，使这两个端面紧密结合，端面间维持一层极薄的液体膜而达到密封目的。这层液体膜具有液体动压力与静压力，起着润滑和平衡力的作用。

（一）机械密封的清扫与检查

机械密封的工作原理要求机械密封内部无任何杂质。在组装机械密封前要彻底清扫动环、静环、轴套等部件。

1）检查动静环表面是否存在划痕、裂纹等缺陷，这些缺陷存在会造成机械密封严重漏泄。

2）有条件的可以用专用工具检查密封面是否平整，密封面不平整，压力水会进入组装后机械密封的动静环密封面，将动静环分开，机械密封失效。必要时可以制作工装在组装前进行水压试验。

3）检查动静环座是否存在影响密封的缺陷。如动静环座与动静环密封圈配合表面是否存在缺陷。

4）检查机械密封补偿弹簧是否损坏及变形，弹性系数是否变化。

5）检查密封轴套是否存在毛刺、沟痕等缺陷。

6）清扫检查所有密封胶圈是否存在裂纹、气孔等缺陷，测量胶圈直径是否在公差范围内。

7）具有泵送机构的机械密封还要检查螺旋泵的螺旋线是否存在裂纹、断线等缺陷。

（二）机械密封组装技术尺寸校核

1）测量动静环密封面的尺寸。该数据是用来验证动静环的径向宽度，当选用不同的摩擦材料时，硬材料摩擦面径向宽度应比软的大1～3mm，否则易造成硬材料端面的棱角嵌入软材料的端面。

2）检查动静环与轴或轴套的间隙。静环的内径一般比轴径大1～2mm；对于动环，为保证浮动性，内径比轴径大0.5～1mm，用以补偿轴的振动与偏斜，但间隙不能太大，否则会使动环密封圈卡入而造成机械密封的破坏。

3）机械密封紧力的校核。通常讲的机械密封紧力也就是端面比压。端面比压过大，将使机械密封摩擦面发热，加速端面磨损；过小，容易泄漏。端面比压是在机械密封设计时确定的，在组装时只能靠测量机械密封紧力来确定。通常情况的测量方法是测量安装好的静环端面至压盖端面的垂直距离，再测量动环端面至压盖端面的垂直距离，两者的差即为机械密封的紧力。

4）测量补偿弹簧的长度是否发生变化。弹簧性能发生变化将会直接影响机械密封端面比压。一般情况下弹簧在长时间运行后长度会缩短，补偿弹簧在动环上的机械密封还会因为离心力的原因而变形。

5）测量静环防转销的长度及销孔深度，防转销过长，静环不能组装到位。这种情况出现会损坏机械密封。

（三）动环和静环端面的研磨

1）动环拆下后，经磨削加工，先进行粗研，后进行精研，有条件可进行抛光。用160号粒度的磨料，先磨去加工痕迹，然后可用160号以上磨料进行精磨，使表面粗糙度达到设计要求。硬质合金或陶瓷动环精磨后需要用抛光机抛光，可选用M28-M5的碳化硼抛光。抛光后达到镜面。陶瓷环可用M5的玛瑙粉精磨以后，用氧化铬抛光。

2）石墨填充聚四氟乙烯的静环，由于材料软，可用煤油、汽油或清水精研，不需加研磨剂。在磨合过程中还可自研，故表面粗糙度要求不是太高。

3）研磨的方法，有研磨机的可在研磨机上研磨，没有研磨机的可在平板玻璃上采用8字形的手工研磨方法。

4）轴套检查。轴套拆下后检查锈蚀和磨损的情况，如果锈蚀或磨损得比较轻微，可用细砂布打光再用；如果锈蚀或磨损得严重，可采用加工后电镀的方法或换新轴套。

5）密封圈经过一段使用时间后，多数情况下失去弹性或老化，需要更换新密封圈。

6）如果弹簧锈蚀得不严重，能保持原有弹性，可不更换；若锈蚀得比较严重或弹性减小得很多，则需要更换新弹簧。

7）对有组装盒的机械密封，要将组装盒清理干净，并检查凹槽是否磨损或变形，以便进行校正修复，重新开槽或更换。

8）机械密封元件修复以后，重新进行组装，组装后同样进行压力试验，然后再投入正常操作。

（四）机械密封的拆装

机械密封是转动机械本体密封最有效的方式之一，其本身加工的精度比较高，尤其是动、静环，如果拆装方法不合适或使用不当，装配后的机械密封不但达不到密封的目的，而且会损坏集结的密封元件。

1.拆卸注意事项

1）在拆卸机械密封时，严禁动用手锤和扁铲，以免损害密封元件。

2）如果在泵两端都有机械密封时，则在拆卸过程中必须小心谨慎，防止顾此失彼。

3）对工作过的机械密封，如果压盖松动时密封面发生移动，则应更换动、静环零件，不应重新上紧继续使用。因为在松动后，摩擦副原来运转轨迹会发生改变，接触面的密封性就很容易遭到破坏。

4）如果密封元件被污垢或凝聚物粘结，应清除凝结物后再进行机械密封的拆卸。

2.安装注意事项

1）安装前要认真检查各元件是否有损坏，特别是动、静环有无碰伤、裂纹和变形等缺陷。如果有问题，需进行修复或更换新备件。

2）检查轴套或压盖的倒角是否恰当，如不符合要求，则必须进行修整。

3）机械密封各元件及其有关的装配接触面，在安装前必须用丙酮或无水酒精清洗干净。安装过程中应保持清洁，特别是动、静环及辅助密封元件应无杂质、灰尘。动、静环表面涂上一层清洁的润滑油或涡轮油。应在联轴器找正后上紧压盖。螺栓应均匀上紧，防止压盖断面偏斜，用塞尺或专用工具检查各点，其误差不大于0.05mm。

4）检查压盖与轴或轴套外径的配合间隙（及同心度），必须保证四周均匀，用塞尺检查各点允差不大于0.10mm。

5）弹簧压缩量，不允许有过大或过小的现象，要求误差为±2.00mm，过大会增加断面比压，加速断面磨损，过小会造成比压不足而不能起到密封作用。弹簧装上后在弹簧座内要移动灵活。用单弹簧时要注意弹簧的旋向，弹簧的旋向应与轴的转动方向相反。动环安装后须保持灵活移动，将动环压向弹簧后应能自动弹回来。

6）先将静环密封圈套在静环背部，再装入密封端盖内。注意保护静环断面，保证静环断面与端盖中心线的垂直度，且将静环背部的防转槽对准防转销，但勿使其互相接触。

7）安装过程中决不允许用工具直接敲打密封元件，需要敲打时，必须使用专用工具进行敲打，以防密封元件损坏。

8）组装时所有密封圈应该涂以肥皂水等润滑剂，这样可以避免组装过程中损坏胶圈。动静环的密封面之间涂以润滑脂，防止动静环密封面在水泵开车前磨损。

9）组装浮动环时，一定要小心不要碰倒浮动环弹簧，以免弹簧碰倒后影响浮动环的浮动性能。浮动环组装后，可以轻轻按浮动环，以确定是否有良好的浮动性能。

10）安装密封时应轻拿轻放，防止损坏密封件，安装时应将密封及腔体擦洗干净。

11）紧固机械密封压盖时紧固螺栓应均匀受力，防止受力不均损坏机械密封。对于快装式机械密封在整体组装完毕后一定不要忘记将定位片径向移动远离轴的位置固定。

因为机械密封所密封的介质是不同的，凉水和热水的温度不同，密封的介质是否具有腐蚀性，腔室内压力的不同，所以机械密封的设计就会不同，检修工艺也会有所差别，机械密封检修过程中总结出一些经验：机械密封要组装，清扫检查莫忘记。先看两环后看轴，伤痕裂纹不要漏。最后再把胶圈看，气孔直径要看清。各种尺寸需测量，两环间隙要调好。紧力一定要校核，小小弹簧是关键。螺栓受力要均匀，轻拿轻放好习惯。

（五）轴承的安装和拆卸

1.轴承的安装环境

轴承的安装要在干燥、清洁的环境中进行。安装前的准备工作如下：

1）应准备好所有必需的部件、工具及设备。

2）应仔细检查轴和外壳的配合表面的加工质量。

3）应清除毛刺，保持安装表面的清洁。

注意：在安装准备工作没有完成前，不要拆开轴承的包装，以免使轴承受到污染。

2.圆柱孔轴承的安装

（1）压入法 对过盈配合的小型轴承，可用机械或液压方法将轴承压装到轴上或壳体中，如图2-6所示。

图2-6 轴承安装

（2）加热法 对尺寸较大的轴承或过盈量较大时，可利用热胀冷缩原理来安装，一般采用油浴加热或电感应加热方法。

油浴加热如图2-7所示。

图2-7 油浴加热

1—加热轴承 2—机械油 3—支承块 4—燃烧器

电感应加热如图2-8所示。其优点如下：

1）清洁无污染。

2）定时、定温。

3）操作简单。

图2-8 电感应加热

3.圆锥孔轴承的安装

内孔为圆锥孔的轴承总是以过盈配合来安装的。

圆柱轴：用退卸套和螺钉（或紧定套和螺母）安装，如图2-9a所示。

圆锥轴：用紧定螺母直接安装，如图2-9b所示。

图2-9 圆锥孔轴承的安装

a）圆柱轴安装 b）圆锥轴安装

4.轴承安装时的游隙调整。（图2-10）

（1）调整径向游隙 对于圆柱孔轴承，其安装后的径向游隙大小由所选取的壳体孔和轴的公差决定。它们之间的过盈量越大，安装后的径向游隙就越小，因此，正确选择与轴承相配合的轴和孔的公差非常重要。对于圆锥孔轴承的安装，其过盈量不像圆柱孔轴承的内孔那样，由所选取的轴的公差决定，而取决于轴承在锥形轴颈上或锥形紧定套上推入距离的长短。

图2-10 轴承游隙调整

轴承的初始径向游隙在推入过程中逐步减小，而推入量的大小决定配合程度，因此，安装之前必须首先测量轴承的初始径向游隙。在轴承的推入过程中，不断测量径向游隙，直至达到要求的径向游隙减小量及理想的过盈配合为止。

对于轴承径向游隙的测量方法，国家和轴承行业都有专门的检测标准（JB/T 3573—2004）。在轴承制造工厂都有专用的检测仪器来测量轴承的径向游隙。对于调心滚子轴承的径向游隙，通常采用塞尺测量。

下面介绍用塞尺测量调心滚子轴承径向游隙的方法：

1）将轴承竖起、合拢要点：轴承的内圈与外圈端面平行，不能有倾斜。将大拇指按住内圈并摆动2～3次，向下按紧，使内圈和滚动体定位入座。定位各滚子位置，使在内圈滚道顶部两边各有一个滚子，将顶部两个滚子向内推，以保证它们和内圈滚道保持合适的接触，如图2-11所示。

2）根据游隙标准选配好塞尺要点：由轴承的内孔尺寸查阅游隙标准中相对应的游隙数值，根据其最大值和最小值来确定塞尺中相应的最大和最小塞尺片，如图2-12所示。

图2-11 测量调心滚子轴承径向游隙

(www.xing528.com)

图2-12 选配塞尺测量调心滚子轴承径向游隙

3）选择径向游隙最大处测量要点：轴承竖起来后，其上部外圈滚道与滚子之间的间隙就是径向游隙最大处，如图2-13所示。

4）用塞尺测量轴承的径向游隙要点：转动套圈和滚子保持架组件一周，在连续三个滚子能通过，而在其余滚子上均不能通过时的塞尺片厚度为最大径向游隙测值；在连续三个滚子上不能通过，而在其余滚子上均能通过，此时塞尺片厚度为最小径向游隙的测量值，如图2-14所示。

图2-13 选择径向游隙最大处

图2-14 测量调心滚子轴承径向游隙塞尺片最大、最小厚度

取最大和最小径向游隙测值的算术平均值作为轴承的径向游隙值。在每列的径向游隙值合格后，取两列的游隙值的算术平均值作为轴承的径向游隙。

对于单列角接触球轴承、圆锥滚子轴承和推力轴承，其安装的最后工作是调整轴承的轴向游隙。轴承的轴向游隙需要根据安装结构、载荷、工作温度和轴承性能进行精确调整。

（2）调整轴向游隙 轴向游隙的测量方法如图2-15所示。

图2-15 轴承轴向游隙调整

利用千分表测量汽车轮毂轴承轴向游隙的方法：将带有千分表的支座稳固地置于机身或壳体内，把千分表表头顶在轴的光洁表面上，向两个方向推轴，表针指示的界限偏差，即为其轴向游隙数值。

调整轴向游隙的方法，如图2-16和图2-17所示。

图2-16 用壳体上的螺母调整轴向游隙

图2-17 用衬垫调整轴向游隙

5.轴承安装后的润滑

为使轴承正常运转，避免滚道与滚动体表面直接接触，减少轴承内部的摩擦和磨损，提高轴承性能，延长轴承的使用寿命，必须对轴承进行润滑。轴承的润滑分为：脂润滑、油润滑和固体润滑三种。

脂润滑———用于轴承座、密封结构。润滑设施简单，维护保养容易，有一定的防止水、气、灰尘和其他有害杂质侵入轴承的能力。在一般情况下，脂润滑得到广泛的应用。

油润滑———用于重载、高速、高温等场合。润滑油流动性好，如采用循环油润滑则更好。

固体润滑———某些特殊环境如高温和真空条件下采用。

（1）脂润滑 润滑脂是用基础油、稠化剂和添加剂制成的半固体状润滑剂。

基础油———为矿物油或硅酮油、二酯油等合成油，其黏度对润滑脂的润滑性能起主要作用。

稠化剂———其成分对润滑脂的性能特别是温度特性、抗水性、析油性等有重要影响。稠化剂分为金属皂基和非皂基两类。

添加剂———主要用于增强润滑脂的抗氧化、缓蚀、极压等性能。

在承受载荷、冲击载荷条件下，应使用含有极压添加剂的润滑脂；要求润滑脂能长时间工作而不补充新脂的场合，则应选用含有抗氧化剂的润滑脂。润滑脂按稠化剂的种类不同可分为钙基、钠基、钙钠基、铝基、锂基、钡基和烃基等多种。润滑脂的锥入度（也称针入度）是润滑脂性能的一个指标，它表示润滑脂的流动性能。锥入度数值越大表示润滑脂越软。润滑脂的滴点也是润滑脂性能的一个指标，它表示润滑脂使用温度的性能。滴点数值越大表示润滑脂使用温度越高。

常用润滑脂的名称、牌号、性能和用途见表2-9。

表2-9常用润滑脂的名称、牌号、性能和用途

（续）

轴承安装以后，对于用油脂润滑的轴承，应及时在轴承内充填润滑脂，以使轴承在正常运转中有充分的润滑。如果轴承运转中润滑脂太少，将使套圈滚道与滚动体表面之间缺乏有效的油膜保护，轴承滚动表面很快就会磨损。如果轴承内充填的润滑脂过多，会使轴承在运转中发热量大，很容易使轴承因发热过高而损坏。因此，科学合理地充填润滑脂，显得尤为重要。

（2）油润滑 用润滑油来润滑的轴承，在安装轴承时就要考虑到不同的润滑方式对轴承安装的不同要求，以便使轴承在正常的运转中能得到充分的润滑。下面详细介绍油润滑的方法。

油浴润滑多用于低、中速轴承的润滑。轴承的一部分浸在油槽中，润滑油由旋转的轴承零件带起然后又回到油槽中。当轴承静止时，油面一般应保持在最低滚动体的中心处。

选择润滑油的基本要求：轴承的油润滑，一般采用不含添加剂的矿物油。仅在特殊场合才使用带添加剂的润滑油，以提高某种润滑性能，如耐极压、防老化等。合成油一般仅用于特殊场合的轴承润滑，如温度或转速极高或极低时。

黏度是润滑油的重要性能指标之一，是选择合适润滑油的主要依据。润滑油的黏度与温度有关，它随温度上升而下降。黏度过低，不能充分形成油膜，造成轴承异常磨损和寿命下降；黏度过高，由于黏性阻力而造成发热，扩大动力损失。一般来说，转速高应选用低黏度的润滑油；载荷越大、轴承越大，则应选用高黏度的润滑油。

润滑油的更换周期主要取决于运转条件和油量。

油浴润滑时，在运转温度不超过50℃、尘埃少的良好环境下，可以一年更换一次；温度越高，换油的次数应该越多。如，当运转温度达到100℃时必须每三个月换油一次；运转条件恶劣时，也应增加换油次数。循环油润滑和喷射润滑时，换油周期的长短与油的循环快慢及润滑油是否经过冷却有关，一般通过试验运转及定期检查油的状况决定。油雾润滑和油气润滑时，润滑油仅通过轴承一次而不循环使用。

6.错误的安装造成轴承提前损坏

轴承在安装中操作不当经常会造成轴承提前损坏或使用中早期失效。下面是几个常见的错误安装情况。

1）轴与轴承内孔配合过松（俗称“走内圈”）：由于轴与内孔选择的配合太松，使轴与内孔表面之间产生滑动，使轴承损坏，如图2-18所示。

当“走内圈”时，内圈与轴之间的滑动摩擦将产生高温，由于内圈端面与轴肩接触面很小，其温度会更高，使内圈端面产生热裂纹。热裂纹的不断延伸，将使轴承内圈在使用中断裂，如图2-19所示。

图2-18 轴与内孔表面之间产生滑动的痕迹

图2-19 内圈端面与轴肩摩擦发热产生裂纹

由于“走内圈”使轴与内孔表面之间产生滑动摩擦，引起的高温使表面金属熔化并产生粘连，如图2-20所示。

2）轴承座孔径与轴承外径配合过松（俗称“走外圈”），使它们表面之间产生滑动。滑动摩擦将会引起磨损和发热，使轴承损坏，如图2-21所示。

图2-20 轴与内孔表面之间发热后产生的粘连

图2-21 轴承座孔径与轴承外径表面之间产生滑动的痕迹

3）安装内圈（或外圈）过盈配合的轴承，禁止用铁锤直接敲击轴承内圈（或外圈）端面，如图2-22所示，这样很容易把挡边敲坏，如图2-23所示。应该采用套筒放在内圈（或外圈）端面上，用铁锤敲击套筒来安装。

图2-22 铁锤直接敲击轴承安装

图2-23 挡边被敲坏的轴承

4）安装内圈过盈配合的轴承时，不能通过外圈和滚动体把力传递给内圈，如图2-24所示。这会把轴承滚道和滚动体表面敲坏（图2-25），使轴承在运转时产生噪声并提前损坏。正确的方法应该用套筒直接把力作用在内圈端面上，如图2-26所示。

图2-24 通过滚动体来传递安装力

图2-25 内圈和外圈滚道表面被敲坏的痕迹

图2-26 正确的安装方法

5）轴承安装时加热温度过高。有些用户用乙炔喷枪对轴承内孔进行加热，当加热温度超过727℃（轴承钢的相变温度）时，轴承钢内部的金相组织将发生变化。当轴承冷却后，轴承内孔就不能恢复到原来的尺寸，通常比加热前的尺寸要大（如图2-27）。

图2-27 乙炔喷枪加热后的轴承（表面变成黑色）

6）安装不到位使轴承单面受力，例如：调心滚子轴承的一列滚子受力而另一列滚子没有受力，使轴承内圈及外圈一侧滚道和一列滚子损坏。如图2-28所示。

图2-28 安装不到位使轴承单面受力

7.轴承的拆卸方法

当维修设备的时候，有时需要把轴承暂时拆下，如果轴承损坏，就更需要把损坏的轴承拆下，更换新的轴承，因此如何采用安全、有效的拆卸方法十分重要。若轴承拆下后还将再次使用，则绝不允许通过滚动体传递拆卸力，否则滚动体和套圈滚道都会被压伤。对非分离型轴承，首先从较松配合面（一般是外圈与轴承座孔径的配合面）将轴承拆出，然后使用压力机将轴承从紧配合表面压出，如图2-29所示。

图2-29 轴承拆卸

对非分离型轴承，还可以使用专门的拆卸工具（图2-30）拆卸轴承。这种方法也很方便。

图2-30 轴承拆卸工具

a）双拉杆拆卸器 b）三拉杆拆卸器

对非分离型轴承，拆卸过盈配合的外圈时，如果设计时就考虑到拆卸，则更为方便（图2-31）。

图2-31 考虑轴承拆卸的设计

a）在轴承座挡肩上设置几处切口 b）设置顶出螺钉的螺纹孔