Выбор, сборка, устранение неисправностей, формулы — универсальный технический справочник по углерод-графитовым уплотнениям.
Необходимые справочные данные для выбора, проектирования, монтажа и устранения неисправностей.
| Тип пропитки | Диапазон температур | Коррозионная стойкость | Применимые среды | Типичные применения |
|---|---|---|---|---|
| Фенольная смола | -50°C ~ +200°C | Хорошая | Вода, масло, слабые кислоты/щелочи | Уплотнения насосов общего назначения, водяные насосы |
| Фурановая смола | -50°C ~ +250°C | Отличная | Сильные кислоты, щелочи, органические растворители | Химические реакторы, травильное оборудование |
| Эпоксидная смола | -50°C ~ +180°C | Хорошая | Вода, масло, щелочи | Пищевое оборудование, фармацевтика |
| Сурьма | -100°C ~ +450°C | Умеренная | Высокотемпературное масло, пар | Высокотемпературные насосы, турбинные уплотнения |
| Баббит | -100°C ~ +350°C | Умеренная | Высокотемпературное масло, тяжелые нагрузки | Тяжелые втулки, крупные подшипники |
| Карбонизация (чистый углерод) | -200°C ~ +600°C | Отличная | Почти все среды (включая вакуум) | Высокотемпературные печи, полупроводниковое оборудование |
| Пропитка PTFE | -100°C ~ +250°C | Отличная | Сильноагрессивные среды, пищевые | Фармацевтика, химия, пищевая |
| Диаметр вала (мм) | Скорость < 500 об/мин | Скорость 500~1500 об/мин | Скорость 1500~3000 об/мин | Скорость > 3000 об/мин |
|---|---|---|---|---|
| 10 ~ 25 | 0,08 ~ 0,12 мм | 0,10 ~ 0,15 мм | 0,15 ~ 0,20 мм | 0,20 ~ 0,30 мм |
| 25 ~ 50 | 0,10 ~ 0,15 мм | 0,15 ~ 0,20 мм | 0,20 ~ 0,30 мм | 0,30 ~ 0,40 мм |
| 50 ~ 80 | 0,12 ~ 0,18 мм | 0,18 ~ 0,25 мм | 0,25 ~ 0,35 мм | 0,35 ~ 0,50 мм |
| 80 ~ 120 | 0,15 ~ 0,22 мм | 0,22 ~ 0,30 мм | 0,30 ~ 0,42 мм | 0,42 ~ 0,60 мм |
| 120 ~ 200 | 0,18 ~ 0,28 мм | 0,25 ~ 0,38 мм | 0,35 ~ 0,50 мм | 0,50 ~ 0,70 мм |
| Свойство | Прессованный графит | Изостатический графит | Мелкозернистый графит | Крупнозернистый графит | Высокочистый графит |
|---|---|---|---|---|---|
| Насыпная плотность (г/см³) | 1,70 ~ 1,80 | 1,78 ~ 1,90 | 1,65 ~ 1,75 | 1,55 ~ 1,65 | 1,70 ~ 1,85 |
| Прочность на сжатие (МПа) | ≥ 180 | ≥ 200 | ≥ 140 | ≥ 100 | ≥ 160 |
| Прочность на изгиб (МПа) | ≥ 60 | ≥ 70 | ≥ 45 | ≥ 35 | ≥ 55 |
| Твердость по Шору (HS) | 60 ~ 80 | 65 ~ 85 | 50 ~ 65 | 40 ~ 55 | 55 ~ 75 |
| Пористость (%) | 8 ~ 15 | 5 ~ 12 | 12 ~ 18 | 15 ~ 22 | 10 ~ 15 |
| Макс. температура (°C) | 400 | 500 | 350 | 300 | 600 |
| Типичное применение | Уплотнительные кольца, втулки | Премиум механические уплотнения | Подшипники общего назначения | Тихоходные подшипники | Высокие температуры, вакуум |
| Тип среды | Рекомендуемая основа графита | Рекомендуемая пропитка | Макс. температура | Примечания |
|---|---|---|---|---|
| Чистая / пресная вода | Среднемелкозернистый графит | Фенольная смола | 200°C | Избегать песчаных сред |
| Морская вода | Мелкозернистый высокой плотности | Фурановая смола | 180°C | Требуется хлоридостойкая пропитка |
| Минеральное / гидравлическое масло | Среднезернистый графит | Фенольная смола | 200°C | Уменьшить зазор для маловязкого масла |
| Сильная кислота (H₂SO₄, HCl) | Высокочистый мелкозернистый | Фурановая смола | 250°C | Избегать сурьмяной пропитки с кислотами |
| Сильная щелочь (NaOH, KOH) | Мелкозернистый графит | Фурановая смола | 200°C | Фенольная смола не рекомендуется |
| Органические растворители | Мелкозернистый графит | Фуран / PTFE | 200°C | Растворитель не должен растворять пропитку |
| Высокотемпературный пар | Мелкозернистый высокой плотности | Карбонизация / Сурьма | 600°C | Следить за окислением |
| Высокотемпературный газ | Высокочистый графит | Карбонизация | 600°C | Ограничить кислород < 1% |
| Вакуум | Изостатический высокой плотности | Карбонизация | 500°C | Низкое газовыделение |
| Пищевая / фармацевтическая | Мелкозернистый графит | Пищевая смола | 180°C | Сертификат FDA/EU |
| Комбинация материалов | Макс. температура | Макс. линейная скорость (м/с) | Предел PV (МПа·м/с) | Смазка |
|---|---|---|---|---|
| Углеродный графит vs SiC | 200°C | 25 | 18 | Масляная/водяная смазка |
| Углеродный графит vs нерж. сталь | 180°C | 15 | 10 | Масляная смазка |
| Графит с сурьмой vs SiC | 450°C | 20 | 15 | Масляная/самосмазка |
| Карбонизированный графит vs SiC | 600°C | 30 | 22 | Самосмазка |
| Углеродный графит vs керамика | 250°C | 20 | 14 | Водяная/масляная смазка |
| Баббитовый графит vs сталь | 350°C | 12 | 8 | Масляная смазка |
| Графит vs графит | 300°C | 8 | 5 | Самосмазка |
| Условия эксплуатации | Типичное применение | Месячный износ (мм) | Расчетный срок службы | Ключевые факторы |
|---|---|---|---|---|
| Насос чистой воды — непрерывно | Уплотнение центробежного насоса | 0,02 ~ 0,05 | 24 ~ 36 мес. | Чистота среды |
| Химический насос — агрессивно | Уплотнение мешалки реактора | 0,05 ~ 0,10 | 12 ~ 24 мес. | Агрессивность среды |
| Высокотемпературный масляный насос — 250°C | Уплотнение горячего масляного насоса | 0,03 ~ 0,08 | 18 ~ 30 мес. | Стабильность температуры |
| Насос сточных вод — частицы | Уплотнение канализационного насоса | 0,10 ~ 0,20 | 6 ~ 12 мес. | Твердость/концентрация частиц |
| Высокоскоростной насос — >3000 об/мин | Питательный насос котла | 0,04 ~ 0,08 | 12 ~ 20 мес. | Скорость/баланс |
| Сухой ход — периодический | Подшипник вентилятора | 0,01 ~ 0,03 | 36 ~ 60 мес. | Частота пусков/остановов |
| Морской насос забортной воды | Уплотнение гребного вала | 0,03 ~ 0,06 | 18 ~ 36 мес. | Содержание песка в воде |
| Наружный диаметр втулки (мм) | Рекомендуемый натяг (мм) | Макс. усилие запрессовки (кН) | Скорость запрессовки (мм/с) | Примечания |
|---|---|---|---|---|
| 20 ~ 40 | 0,02 ~ 0,05 | 5 ~ 15 | 2 ~ 5 | Направляющая фаска ≥ 15° |
| 40 ~ 60 | 0,03 ~ 0,07 | 15 ~ 30 | 2 ~ 5 | Шероховатость отверстия Ra ≤ 1,6 |
| 60 ~ 80 | 0,04 ~ 0,09 | 30 ~ 50 | 1 ~ 3 | Нанести смазку перед запрессовкой |
| 80 ~ 120 | 0,05 ~ 0,12 | 50 ~ 80 | 1 ~ 3 | Рекомендуется горячая/холодная посадка |
| 120 ~ 160 | 0,06 ~ 0,15 | 80 ~ 120 | 1 ~ 2 | Использовать контроль усилия-перемещения |
| 160 ~ 200 | 0,08 ~ 0,18 | 120 ~ 180 | 0,5 ~ 1 | Поэтапная запрессовка |
| Тип уплотнения | Давление на торец Pc (МПа) | Давление пружины Ps (МПа) | Коэфф. давления K | Диапазон скоростей |
|---|---|---|---|---|
| Внутреннее балансированное | 0,3 ~ 0,6 | 0,08 ~ 0,15 | 0,65 ~ 0,75 | < 3000 об/мин |
| Внутреннее небалансированное | 0,4 ~ 0,8 | 0,10 ~ 0,20 | 0,85 ~ 0,95 | < 1500 об/мин |
| Наружное балансированное | 0,2 ~ 0,5 | 0,06 ~ 0,12 | 0,60 ~ 0,70 | < 5000 об/мин |
| Двухстороннее уплотнение | 0,3 ~ 0,7 | 0,10 ~ 0,18 | 0,65 ~ 0,80 | < 4000 об/мин |
| Высокотемпературное гибкое | 0,15 ~ 0,35 | 0,05 ~ 0,10 | 0,55 ~ 0,65 | < 2000 об/мин |
| Процесс | Диапазон температур | Время выдержки | Скорость нагрева | Цель |
|---|---|---|---|---|
| Сушка заготовки | 120°C ~ 180°C | 8 ~ 24 ч | ≤ 30°C/ч | Удаление формовочной влаги |
| Карбонизация предварительная | 800°C ~ 1200°C | 4 ~ 8 ч | ≤ 50°C/ч | Упрочнение основы карбонизацией |
| Графитизация | 2200°C ~ 2600°C | 2 ~ 6 ч | ≤ 100°C/ч | Повышение кристалличности/проводимости |
| Отверждение смоляной пропитки | 150°C ~ 200°C | 4 ~ 12 ч | ≤ 20°C/ч | Заполнение пор |
| Металлическая пропитка (Sb) | 600°C ~ 800°C | 2 ~ 4 ч | ≤ 60°C/ч | Вакуумная пропитка металлом |
| Баббитовая пропитка | 300°C ~ 400°C | 1 ~ 3 ч | ≤ 40°C/ч | Заполнение подшипниковым сплавом |
| Пропитка PTFE спекание | 360°C ~ 380°C | 2 ~ 6 ч | ≤ 30°C/ч | Заполнение и спекание PTFE |
| Стабилизирующий отжиг | 200°C ~ 350°C | 6 ~ 12 ч | ≤ 25°C/ч | Снятие напряжения после обработки |
| Симптом | Возможная причина | Метод диагностики | Решение |
|---|---|---|---|
| Высокочастотный визг | Сухое трение торца / недостаточная смазка | Проверить расход смазки | Увеличить подачу жидкости или улучшить канавки торца |
| Низкочастотный гул | Слишком большой зазор втулки / вибрация вала | Измерить радиальное биение | Уменьшить зазор или выправить вал |
| Температура торца > 80°C | Слишком высокое давление на торец / недостаточное охлаждение | Измерить температуру камеры | Уменьшить сжатие пружины или увеличить поток охлаждения |
| Медленная утечка масла (капли/мин) | Ухудшение плоскостности торца / внедрение абразива | Проверить качество притирки торца | Перепритереть или заменить кольцо |
| Значительная утечка | Трещина кольца / перекос при монтаже | Остановить и осмотреть торец | Заменить уплотнение и откалибровать монтаж |
| Утечка только при пуске | Старение статического уплотнения / изменение зазора | Проверить O-кольцо и втулку | Заменить эластичное уплотнение |
| Постепенно усиливающийся шум | Накопление износа подшипника | Измерить тренд зазора подшипника | Спланировать замену втулки |
| Аномальный износ торца | Твердые частицы в среде | Отфильтровать и проанализировать пробу среды | Добавить фильтр на входе или перейти на износостойкую марку |
Просматривайте вопросы по категориям, чтобы быстро найти ответы.
Распространенные инженерные формулы для расчета уплотнений и анализа отказов.
Расчет зазора с учетом теплового расширения, центробежной силы и влияния скорости
C = C₀ + α₁ × d × ΔT₁ - α₂ × d × ΔT₂ + K × d × n| Символ | Значение |
|---|---|
| C | Рабочий зазор (мм) |
| C₀ | Начальный монтажный зазор (мм), обычно 0,02~0,08 мм |
| α₁ | КТР материала корпуса (сталь ≈ 11×10⁻⁶ /°C) |
| α₂ | КТР графита (≈ 2~4×10⁻⁶ /°C) |
| d | Диаметр вала (мм) |
| ΔT₁ | Повышение температуры корпуса (°C) |
| ΔT₂ | Повышение температуры графита (°C) |
| K | Коэффициент центробежной силы (≈ 0,001~0,003) |
| n | Частота вращения (об/мин) |
Расчет средней линейной скорости торца уплотнения для оценки предела PV и выбора материала
V = π × d × n / 60000| Символ | Значение |
|---|---|
| V | Линейная скорость (м/с) |
| d | Средний диаметр торца уплотнения (мм) |
| n | Частота вращения (об/мин) |
| π | Пи (≈ 3,1416) |
Усилие закрытия на единицу площади торца уплотнения, определяющее герметичность и срок службы
Pc = Ps + (B × K) × P| Символ | Значение |
|---|---|
| Pc | Удельное давление на торец (MPa) |
| Ps | Удельное давление пружины (MPa), обычно 0,08~0,20 MPa |
| B | Коэффициент балансировки (сбалансир. 0,65~0,85, несбалансир. 0,90~1,10) |
| K | Коэффициент давления (≈ 0,5~0,7) |
| P | Давление среды (MPa) |
Расчет изменения размеров графитовых деталей из-за перепада температур, используется для коррекции зазора и расчета посадки с натягом
ΔL = α × L × ΔT| Символ | Значение |
|---|---|
| ΔL | Изменение размера (мм) |
| α | КТР материала (/°C) |
| L | Исходный размер (мм) |
| ΔT | Перепад температур (°C) = рабочая температура - температура монтажа |
Проверяет, что максимальное напряжение от выбранного натяга не превышает допустимого напряжения материала
σ_max = (δ × E) / (d × (1 - μ²)) ≤ [σ] / S| Символ | Значение |
|---|---|
| σ_max | Максимальное тангенциальное растягивающее напряжение (MPa) |
| δ | Натяг (мм) |
| E | Модуль упругости графита (≈ 8000~12000 MPa) |
| d | Наружный диаметр втулки (мм) |
| μ | Коэффициент Пуассона графита (≈ 0,15~0,25) |
| [σ] | Допускаемое напряжение графита (предел прочности / запас прочности) |
| S | Запас прочности (рекомендуется 3~5) |
Наша инженерная команда готова предоставить профессиональную техническую поддержку.