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標題: 高壓密封設計，感覺被挖了一個小坑 [打印本頁]

作者: liuxiaoran 時間: 2022-12-3 08:11
標題: 高壓密封設計，感覺被挖了一個小坑
本帖最后由 liuxiaoran 于 2022-12-3 08:15 編輯

前一陣，做某產品的工程師做了一個端頭密封，錐面密封，密封端頭是黃銅，設計液體壓力從35mpa提高到60mpa。密封扭矩60nm，結果漏油了，然后根據直覺，把扭矩加到100nm，好了。但是客戶不依，說你要給我證明設計沒問題。

注意，是機械設計沒問題，不是一次實驗沒問題。也就是要一個設計的理論邏輯和校核。

個人懂點，但是不算擅長。基本邏輯知道，判斷的邏輯知道，但是不知道具體給多少。

基本兩個點：
第一，下限。密封需要一定的接觸壓力（和接觸寬度有關），這個容易，力加大就行。
第二，上限，黃銅不能嚴重屈服，一般有點點屈服是OK的甚至好的。

開始我信心滿滿，覺得這是小case，金屬密封200mpa的設計我也見過，這里不過60而已。。現在突然想起，黃銅的屈服大約就130這個數量級。密封60，那么平均接觸壓力換算出來大約180mpa這個數量級。峰值接觸壓力大約270，那么最大剪切大約0.3-0.4倍就是100mpa左右，屈服強度是最大剪切力大約兩倍就需要200mpa，最常用的黃銅只有120.140。目測就不夠了。（略有屈服是OK的，這種計算便保守）但是感覺差很多了，屈服強度不夠了。

哎，小問題一堆，找不到人問。只有屌絲一個外行閉門造車。突然懷疑，也許客戶（英國）對這個設計比我們懂（我們其實除了我懂一下邏輯和大方向國內其他人完全沒人懂）。。

版面估計也不會那么巧有人懂，但是有沒有人知道誰懂？謝謝。

作者: zjhcnsod 時間: 2022-12-3 08:30
分析的這么透徹，還有啥好疑慮的？

作者: 未來第一站 時間: 2022-12-3 08:54
本帖最后由未來第一站于 2022-12-3 09:06 編輯

黃銅肯定不行了，得是碳鋼了，比如優質10# 或35CrM，滲氮，表面HV550以上內部HV250，當然對面也要硬。
另外熱處理是仿真不了的！

作者: liuxiaoran 時間: 2022-12-3 09:02

zjhcnsod 發表于 2022-12-3 08:30
分析的這么透徹，還有啥好疑慮的？

1，判斷標準。密封60，那么接觸壓力應該是多少，我現在是估計著給的。
2，屈服給多少，這個也是估著給的
3，密封形式，連接面的具體設計。對密封是有影響的，這些細節豆考慮不全，我們這個比較簡單，不是孤面

作者: liuxiaoran 時間: 2022-12-3 09:03

未來第一站發表于 2022-12-3 08:54
黃銅肯定不行了，得是碳鋼了，比如優質10# 或35CrM，滲氮表面HV550以上內部HV250，當然對面也要硬。
另外 ...

有沒有什么具體的標準？上面只是我自己的邏輯和設計

作者: liuxiaoran 時間: 2022-12-3 09:57
本帖最后由 liuxiaoran 于 2022-12-3 10:01 編輯

zjhcnsod 發表于 2022-12-3 08:30
分析的這么透徹，還有啥好疑慮的？

謝謝，我沒表述清楚。螺栓只是提供拎緊力，密封不是螺紋，而是螺栓端頭的一個錐面（類似倒角面）

作者: 702736 時間: 2022-12-3 10:41
人家也是要你糊弄過去的感覺。聯系你上一個帖子，把自己掉坑里了吧？不妨把螺紋直徑螺距告知，密封線直徑告知，大家來幫你編圓了

作者: 東海fyh126 時間: 2022-12-3 11:08
各種銅管件材料的許用應力在150-600MPa，，，

作者: 噩夢醒來 時間: 2022-12-3 11:11
進來學習一下

作者: liuxiaoran 時間: 2022-12-3 11:37

東海fyh126 發表于 2022-12-3 11:08
各種銅管件材料的許用應力在150-600MPa，，，

謝謝。。
這個case我下周正式開始做，如果能到180對我就差不多了，下周就有這些正式的參數了

我最困惑的是判斷的標準，就是接觸壓力給多大，對于60mpa的液體

作者: liuxiaoran 時間: 2022-12-3 11:45

702736 發表于 2022-12-3 10:41
人家也是要你糊弄過去的感覺。聯系你上一個帖子，把自己掉坑里了吧？不妨把螺紋直徑螺距告知，密封線直徑告 ...

扭矩100nm，或者可以調整。螺紋直徑大約20，如果扭矩系數0.2，所以預計力大約25000n（60扭矩是15000n）
液壓作用直徑大約16，作用力60mpa*3.14*16*16/4=12000

所以密封面力大約13000n。開始泄漏的只有60扭矩，密封力是3000n這個數量級，確實是不夠的。

作者: 星辰大海 時間: 2022-12-3 11:55
看你結構圖，感覺泄漏跟你黃銅的屈服應力剪切應力沒啥關系，而是螺紋扭矩不夠導致壓緊力不夠使管子在內部高壓下產生膨脹變形，而公頭母頭材料不一樣變形也不一樣使配合錐面產生間隙，這里的變形量計算跟公頭母頭的材料屈服強度有關系，產生的這個間隙差需要靠螺紋的擰緊力來消除，至于你說的錐面銅面的接觸應力，本來就要使黃銅產生塑性變形才能有密封效果，強度越低越好

作者: liuxiaoran 時間: 2022-12-3 12:18

星辰大海發表于 2022-12-3 11:55
看你結構圖，感覺泄漏跟你黃銅的屈服應力剪切應力沒啥關系，而是螺紋扭矩不夠導致壓緊力不夠使管子在內部高 ...

有一點屈服確實是好的，但是不能屈服太大，得校核上限啊

作者: 702736 時間: 2022-12-3 17:27

liuxiaoran 發表于 2022-12-3 11:45
扭矩100nm，或者可以調整。螺紋直徑大約20，如果扭矩系數0.2，所以預計力大約25000n（60扭矩是15000n）
...

編的不錯。可以繼續編，比如預設剩余壓緊力為10000N左右.
雖然實際是很復雜的。

作者: liuxiaoran 時間: 2022-12-3 18:47

702736 發表于 2022-12-3 17:27
編的不錯。可以繼續編，比如預設剩余壓緊力為10000N左右.
雖然實際是很復雜的。

可憐之人。。。

作者: 702736 時間: 2022-12-3 18:51

liuxiaoran 發表于 2022-12-3 18:47
可憐之人。。。

定好了扭矩，最后別忘了校核一遍

作者: 蛋蛋超人 時間: 2022-12-4 18:01
別問，問就是黃銅表面粗糙度不夠，100nm才能壓平，60nm缺點意思，上磨床狠狠的磨。第一甩鍋到加工，第二對上頭有交代。

作者: liuxiaoran 時間: 2022-12-4 22:18

蛋蛋超人發表于 2022-12-4 18:01
別問，問就是黃銅表面粗糙度不夠，100nm才能壓平，60nm缺點意思，上磨床狠狠的磨。第一甩鍋到加工，第二對 ...

喔，絕對不是甩鍋的人。只想解決問題，提高在這個點的理解和設計水平。
也不需要甩，能做很好是最好，完全不會做也很坦然，盡力就行

作者: m4poo 時間: 2022-12-5 13:18
我這邊300MPa都用紫銅墊錐密封（壓力變送器），不過效果不太好，直接鋼對鋼了，400MPa也不漏。
還有100多MPa的壓力表密封，用的也是紫銅墊，正常使用。
不過密封，除了特殊的，其余我們這邊都瞎擰，扭矩越大越好，我擰的話，100多MPa就漏，工人擰的話，400MPa也不漏。

作者: liuxiaoran 時間: 2022-12-5 13:21

m4poo 發表于 2022-12-5 13:18
我這邊300MPa都用紫銅墊錐密封（壓力變送器），不過效果不太好，直接鋼對鋼了，400MPa也不漏。
還有100多M ...

謝謝。。但是有一個問題，如果用力擰會不會擰屈服？？第二，為什么你擰就漏，老師傅擰就不漏，這玩意還分高低貴賤？

作者: m4poo 時間: 2022-12-5 13:32

liuxiaoran 發表于 2022-12-5 13:21
謝謝。。但是有一個問題，如果用力擰會不會擰屈服？？第二，為什么你擰就漏，老師傅擰就不漏，這玩意還分 ...

我的理解就是，密封區域一定要屈服，所以力矩不能太小，但是力矩太大螺紋就屈服了，不過我們這邊都是瞎弄的。
我擰漏的原因是因為我的力量不夠，擰的不夠緊。

作者: liuxiaoran 時間: 2022-12-5 13:36

m4poo 發表于 2022-12-5 13:32
我的理解就是，密封區域一定要屈服，所以力矩不能太小，但是力矩太大螺紋就屈服了，不過我們這邊都是瞎弄 ...

一點點屈服是好的，但是屈服大了估計不行的。。總有一個極限吧。

作者: m4poo 時間: 2022-12-5 13:47

liuxiaoran 發表于 2022-12-5 13:36
一點點屈服是好的，但是屈服大了估計不行的。。總有一個極限吧。

對，這邊標準生產那邊仿的國外的，增壓器安裝的扭矩是有標準的。但是裝配這邊就是按照經驗，比如用了上半身的力量，然后試驗的時候300MPa漏了，再擰就用上半身加腰馬合一的力量擰。有時候螺紋也會咬死損壞，所以擰之前都是要抹潤滑脂的。

作者: liuxiaoran 時間: 2022-12-5 14:07

m4poo 發表于 2022-12-5 13:47
對，這邊標準生產那邊仿的國外的，增壓器安裝的扭矩是有標準的。但是裝配這邊就是按照經驗，比如用了上半 ...

抹潤滑油可以大幅度提高預緊力，T=K*F*D..所以潤滑系數和預緊力是反比的。所以潤滑系數非常重要。

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