2019机械专业试题

机械专业试题—附件1

客户作出的发明简介：

该密封装置如附件1的图1-1、图1-2所示。

图1-1是该轴密封装置的局部纵向剖视图，其中仅示出转轴9的上部结构，省略了与之对称的下部。

图1-2是表示该轴密封装置的填料所承受的轴密封力的分布示意图。

为叙述方便，下文中所称的“左”、“右”与附图本身的左、右方向一致。该使用压盖填料的轴密封装置简称为“轴密封装置s1”，封液区域7侧(此侧为左)的压盖简称为“第一压盖”；大气压区域8侧(此侧为右)的压盖简称为“第二压盖”。

如图1-1所示，填料箱1呈圆筒形，套装于转轴9以及其上的部件上，转轴9贯穿机器壳体6，由封液区域7延伸到大气区域8，在填料箱1的左右端部分别形成第一凸缘1a和第二凸缘比。为了在甚料箱1的内周面与转轴9的外周面之间形成必要且充分的环形密封空间10，以便填入填料2，应当根据转轴9的外径适宜地设定填料箱1的内径。

填料2填充在密封空间10内，沿着转轴9的轴线方向左右并列配置，填料2的左右两侧分别被封液区域7侧的第一压盖3和大气区域8侧的第二压盖4夹压。

第一压盖3位于填料箱1的左侧，即靠近封液区域7的一侧，它具有向密封空间10突出的轴向突出部3b，成为一圆筒形构件。通过螺栓等固定件11，将第一压盖3左端部的一体形成的环状凸缘3a安装在机器壳体6上，使第一压盖3固定在机器壳体6上。另外，在第一压盖3的轴向突出部3b与填料箱1的相向周面之间以及在凸缘3a与机器壳体6的接触端面之间，分别装入o形环。

第二压盖4位于填料箱1的右侧，即靠近大气压区域8的—侧，它是向密封空间10突出的圆筒形构件。通过螺栓等固定件14，将第二压盖4右端部的一体形成的环状凸缘4a安装在填料箱1的第二凸缘1b上。

填料夹紧机构5这样构成：将向右延伸的螺纹轴15以螺纹连接方式固定在第一压盖3的凸缘3a上，在填料箱1的第一凸缘1a上设有孔径大于螺纹轴15的直径的通孔16，在凸缘1a、3a的圆周方向上按规定间隔设有多对螺纹轴15和供该螺纹轴穿过的通孔16，将螺母17拧在穿过通孔16的螺纹轴部分上，在第一凸缘1a与螺母17之间的螺纹轴部分上装有螺旋压缩弹簧18，这样填料箱1和第一压盖3就连接了起来，由于螺纹轴15与通孔16的亘径之差以及弹簧18的配置，填料箱1可以在旋转轴9的轴向和径向两个方向上相对于第一压盖3移动。利用填料夹紧机构5，可以调节填料箱1相对于第一压盖3的位置，将螺母17拧紧(倥螺母向左移动)时，填料箱1与第二压盖4一起在弹簧18的作用下向左移动，相对而言，第一压盖3的轴向突出部3b向密封空间10内伸进，将填料2向第二压盖4的方向推压，从而调节填料2承受的夹紧压力。

当转轴9发生轴向振动和/或偏心时，填料箱1可以随着转轴9一起轴向移动，其轴向移动的范围取决于弹簧18的伸缩范围；而且还可以随着转轴9—起径向移动，其径向移动的范围取决于螺纹轴15与通孔16的直径之差。但是，弹簧18的伸缩范围以及通孔16与螺纹轴15故直径之差应当根据预计的转轴皇的轴向振动和／或偏心的程度适当设定，以保证填料箱1与转轴9之间的相对位置不因转轴9的轴向振动和域偏心而改变。

在具有上述结构的轴密封装置s1中，填料箱1以可沿轴向和径向移动的方式间接地支承在机器壳体6上，因此当转轴9产生轴振动和域偏心时，填料箱：1随之移动，但它与转轴9之间的相对位置不发生变化而保持—定。也就是说，填料箱1和转轴9之间的密封空间10内的填料2对转轴9及填料箱1的接触压力不发生变化，实现了良好且稳定的轴密封。

另外，当拧紧螺母17时，第一压盖3相对于填料箱1向右移动，从封液区域7侧将填料2向大气区域8侧的第二压盖4推压。因此，与现有装置相反，填料2承受的夹紧压力即轴密封力p在最靠近封液区域7侧的填料2处最大(如图1-2所示)，能够实现良好而可靠的轴密封。

该轴密封装置如附件1的图1-3、图1-4所示。

图1-3是该轴密封装置的局部纵向剖视图。

图1-4是该轴密封装置的填料承受的轴密封力分布示意图。

该使用压盖填料的轴密封装置简称为“轴密封装置s2”，除了在填料箱1与第二压盖4之间设置第二填料夹紧机构20以外，其它与轴密封装置s1的结构相同。

笋二填料夹紧机构20的结构和原理类似于第一填料夹紧机构5，具体为：将向右延伸的螺纹轴21固定，(螺纹结合)在填料箱1的第二凸缘1．b上；在第二压盖4的凸缘4a上设有通孔x，该通孔的直径大于螺纹轴21直径一预定量，将螺母23拧在穿过通孔22的螺纹轴21‘上，在凸缘4a与螺母23之间的螺纹轴部分装有螺旋压缩簧24。这样，就将填料箱1和第二压盖4可相对移动地连接起来。

利用第二填料夹紧机构20，当拧紧螺母，23向左移动时，两凸缘1b、4a相互接近，第二压盖4在密封空间10内向左移动，从大气区域8侧将填料2向左推压。另外，在第二压盖4与填料箱1的相向周面之间装入o形环25。

在轴密封装置s2中，通过拧紧螺母，分z0从左右两侧夹紧填料2，如图14所示，填料2承受的夹紧压力以及轴密封力p，在最靠近封液区域侧7的填料2(最左侧的填料)和最靠近大气区域侧8的填料2(最右侧的填料)两处最大，总的轴密封力p大于仅仅从左侧或右侧推压填料2的抽密封装置的轴密封力。

与第一轴密封装置s1相类似，即使转轴9产生轴振动和／或偏心，通过第一和第二填料夹紧机构，可调节填料箱1相对于第一压盖3或第二压盖4的相对位置。也就是说，填料箱1和第二压盖4随动于转轴9的移动，因此轴振动和／或偏心产生的荷载不会作用于填料2上，能够实现良好的轴密封。

需要说明的是，图l-1、图1-3所示的夹紧机构中采用的是螺旋压缩弹簧，但并不仅限于此，可以用可压缩的其他弹性部件如橡胶弹性套筒部件等代替。

另外，上述的轴密封装置s1、s2和各构成部件，除了填料2及o形环以外，其他均由根据轴密封条件选定金属材料构成。

机械专业试题—附件2 客户提供的现有技术简介参见附件2的附图2-1。

图2-l表示—种使用压盖填料的轴密封装置。在机器壳体6的内部区域(即封液区域)7，装有具有一定压力的流体(气体或液体l转轴9可旋转地贯穿该机器壳体6，并且从内部区域7延伸到外部区域(即大气压区域)8。在流体压力的作用下，机器s壳体6内的流体可能从封液区域7向大气压区域8泄漏。

为保证机器正常运转，需要对转轴9与相邻部件之间进行密封。

在图2-l所示的使用压盖填料的轴密封装置中，机器壳体6与转轴9之间形成圆筒形密封空间10。在该密封空间10内，沿转轴9的轴向并列地配置了？个填料2。

用配置在密封空间10的大气压区域8一侧的压盖4夹压这些填料2，使其产生沿转轴91径向的位移，实现对机器壳体6的内部区域(即封液区域7)和外部区域(即大气压区域8)之间的轴密封。

机器壳体6兼用作填料箱，即机器壳体6与填料箱1为一体结构。大气压区域8侧的压盖4支承在螺纹轴28上并可沿轴线方向移动，螺纹轴28固定在填料箱1上。旋拧螺母29，便可通过压盖4将填料2向封液区域7的方向推压。

螺母29的拧紧程度对填料2所承受的压力起调节作用。

由于填料箱1与机器s壳体6为整体结构，在转轴9产生轴向振动或偏心的情况下，填料箱1与转轴9的相对位置可能在轴向和/或径向上发生变化，转轴9将会产生径向跳动，从而造成转轴9与填料2间的接触压力在圆周方向上分布不均匀。在接触压力增大处，填料2与转轴9接触紧密，容易产生异常磨损；在接触压力减小处，填料2甚至会处于过分松弛状态。除此之外、，拧紧螺母29时，只能从大气压区域8侧，通过压盖4向封液区域7的移动来推压填料2，该推压力f(见图2-2)直接作用在最靠近大气压区域8侧的填料2上，依次向靠近封液区域7的填料2传递，作用在填料2上的夹紧压力(轴线方向的压缩力)越接近封液区域7越小。

填料2对转轴9(及填料箱1)的接触压力即轴密封力p，如图2-2所示，最靠近封液区域7侧的填料2处的轴密封力p最小。这样，流体会从轴密封力p最／j＼处向轴密封力p最大处泄漏。以上情况都会导致轴密封不良，总体轴密封效果下降，甚至导致密封功能的丧失。

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