? ? ? ?為了解決機械密封件鑲嵌應(yīng)力分布不均衡的問題，曾出現(xiàn)一種如圖1所示的波紋管環(huán)頭結(jié)構(gòu)。環(huán)座分為兩段，即底部與裙部為兩體，群部與密封環(huán)鑲嵌，符合理想鑲嵌條件，應(yīng)力分布均衡，如圖2所示。鑲嵌完畢后，再把底部與裙部焊接起來成為一個整體。這時裙部與密封環(huán)之間應(yīng)力分布依舊是均衡的。
圖1 ?分體環(huán)座
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常溫 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?使用溫度
圖2 ?環(huán)座裙部應(yīng)力均衡
? ? ? ?當(dāng)溫度上升時，裙部緊箍在密封環(huán)上，由于結(jié)構(gòu)單薄和彈性模量低只能隨密封環(huán)線脹系數(shù)膨脹，而底部當(dāng)然按自己的線脹系數(shù)來膨脹。
? ? ? ?當(dāng)環(huán)座底部材料不是膨脹合金時，在溫度升高過程中底部與裙部的膨脹作用仍然是不同步的，底部明顯比裙部膨脹得快，達(dá)到使用溫度時，底部對于裙部將產(chǎn)生一個很大的徑向向外的擴張作用，裙部產(chǎn)生一個順時針方向的翻轉(zhuǎn)，導(dǎo)致鑲嵌面的應(yīng)力分布產(chǎn)生另一種不均衡現(xiàn)象，靠近端面那端應(yīng)力較高，而環(huán)座那端較小，是一種倒過來的喇叭狀，如圖2所示。
? ? ? ?鑲嵌后在常溫狀態(tài)下，實際過盈量達(dá)到最小，裙部幾乎處于屈服狀態(tài)，這時鑲嵌應(yīng)力也最大；隨著溫度升高，過盈量減小，最高使用溫度時過盈量理論上最小，剛好滿足傳動與密封要求加一定量的安全裕度。這時，如果底部對裙部若再有一個大力的徑向外拉作用，會進(jìn)一步降低已經(jīng)很小的過盈量，容易使鑲嵌滿足不了傳動和密封的作用，導(dǎo)致密封失效。顯然，非膨脹合金材料的分體環(huán)座性能不好。
? ? ? ?當(dāng)環(huán)座底部材料是4J43時，在溫度升高過程中底部與群部的膨脹作用是同步的，顯然這時達(dá)到使用溫度后環(huán)座底部與裙部不會產(chǎn)生相互作用力，鑲嵌環(huán)頭高溫使用時與鑲嵌時一樣始終保持應(yīng)力均衡的狀態(tài)。可見，這種分體結(jié)構(gòu)的環(huán)座在采用膨脹合金材料時是很有效的。
? ? ? ?實際上，前面的兩體環(huán)座，如果沒有再阻焊底部的話，裙部與密封環(huán)的鑲嵌組合，在鑲嵌過程以及使用時的升溫過程中，小環(huán)座與密封環(huán)之間的應(yīng)力始終都將保持均衡分布狀態(tài)，這本身就是一種比較理想的鑲嵌結(jié)構(gòu)，只要解決環(huán)頭與波紋管的連接，問題似乎就得到解決了。
