國際機械密封領域經典著作，機械密封公司技術和研究人員必修書籍！

本書介紹了機械密封的基礎理論和設計方法。作者基於大量的現有文獻和自身的研究基礎，系統地歸納和整理了機械密封的基礎理論體系，分章節介紹了密封的基本分類、機械密封基本概念、密封常用材料、端面形貌特徵、密封界面潤滑模型、傳熱系統、端面變形、系統耦合求解方法以及相關的實驗數據支撐。在理論體系的基礎上，進而介紹了機械密封的設計方法，包括端面摩擦學設計、各結構要素設計、傳熱系統設計、密封特殊問題和當代新型密封設計等。本書理論性強，同時注重理論聯繫實際，可以幫助讀者建立完整的機械密封知識體系。

本書可作為高等院校密封相關專業研究生的教材或參考書，也可作為密封技術研究院所研究人員的參考書，還可供密封企業和其他工業領域中涉及密封件和密封技術的技術人員使用。

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《Principles and design of mechanical face seals》，在國際機械密封研究領域富有盛名，是機械密封領域的經典專著之一，是國外密封研究人員和技術人員的必讀書籍。本書的突出特點是理論與工程並重，其中理論部分完整、深入、實用、系統，這與其他密封類書籍有較大區別。雖然已經過二十餘年，書中並未包含近年來密封領域最新的技術動向和研究成果，但機械密封的基本理論、基本結構並未發生根本變化，因此本書中闡述的機械密封的基本概念和基礎理論仍然適用，而且書中內容非常具有針對性，工程實用性很強。因而時至今日，這本書的內容對於機械密封從業者而言仍具有極強的指導作用。

作者A.O.Lebeck教授是國際著名的機械密封專家，曾在高校任教，現為「MechanicalSeal Technology」公司首席工程師。他在摩擦學和力學方面具有深厚的基礎，工程經驗也極其豐富。由於他在機械密封領域的突出貢獻，曾在美國摩擦學家與潤滑工程師協會（STLE）大會上獲獎。

本書總體上可分為原理和設計兩部分，原理部分以流場和摩擦學分析、傳熱過程分析、力變形和熱變形分析等基礎理論為線索展開，進而闡述系統分析和實驗驗證的內容；應用部分是在上述原理指導下的工程設計內容。全書布局合理、脈絡清楚、邏輯嚴謹，先原理後應用的安排順序十分有利於讀者在紮實的理論基礎上掌握工程設計方法，使讀者可以形成完整的機械密封知識體系。

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譯者序

前言

致謝

第1章引言

1.1旋轉軸密封的應用

1.2經濟價值

1.3軸密封的類型

1.3.1固定間隙密封

1.3.2面導向密封

1.4機械密封

1.4.1基本組成部分

1.4.2不同的結構類型

1.4.3平衡比

1.4.4基本運行理論

1.4.5PV值

1.4.6工作極限

1.4.7技術發展水平和密封失效的原因

1.5基本工作原理

1.5.1密封設計的目標和矛盾

1.5.2邊界潤滑、混合潤滑和全膜潤滑

1.5.3泄漏

1.5.4設計目標

1.6密封系統

1.6.1定義

1.6.2界面形狀

1.6.3摩擦學、接觸壓力和流體壓力

1.6.4性能

1.6.5傳熱

1.6.6磨損和固體力學

1.6.7總結

1.7本書中使用的方法

第2章文獻

2.1簡介

2.2論文與報告

2.3參考書目表與文獻綜述

2.4書籍、手冊和指南

第3章測量學、摩擦學和材料

3.1密封端面定義與測量

3.1.1表面粗糙度

3.1.2波度：周向形狀誤差（與平面的偏差）

3.1.3徑向錐度（徑向平面偏差）

3.1.4三維表面測量

3.2密封界面形狀

3.2.1假設的界面形狀

3.2.2極限情況

3.3密封端面材料及其性質

3.3.1物理性質和力學性能

3.3.2摩擦學性質

3.3.3化學性質

3.4副密封材料

3.4.1物理性質和力學性能

3.4.2摩擦學性質

3.4.3化學相容性

3.5密封流體

3.5.1重要的流體性質

3.5.2所選流體的性質

第4章密封界面的摩擦學模型

4.1混合摩擦的摩擦學模型

4.1.1存在的問題

4.1.2求解流體壓力分布：液體

4.1.3求解流體壓力分布：氣體

4.1.4接觸壓力分布

4.1.5承載力和平衡

4.1.6泄漏

4.1.7摩擦力

4.1.8磨損

4.2數值計算方法

4.2.1擬解決的問題

4.2.2數值方法的背景與調研

4.2.3不可壓縮有限差分方程的求解

4.2.4有限差分法求解空化問題

4.2.5可壓縮有限差分方程（層流/亞臨界）

4.2.6一維可壓縮流體（層流/湍流/堵塞流/絕熱）

4.2.7平衡載荷的求解

4.3算例

第5章機械密封熱系統

5.1熱對密封性能與行為的影響

5.1.1機械效應

5.1.2對工藝流體的影響

5.1.3對密封材料的影響

5.2熱源

5.2.1密封界面摩擦

5.2.2密封組件的黏滯阻力

5.2.3工藝流體

5.3冷源

5.3.1工藝流體/環境

5.3.2沖洗與急冷

5.3.3直接冷卻

5.3.4冷卻循環

5.3.5汽化與泄漏

5.3.6冷卻方法的評價

5.4傳熱機制

5.4.1熱傳導路徑

5.4.2接觸熱阻

5.4.3密封端面間的溫差

5.4.4對流傳熱機制和對流傳熱係數

5.5傳熱模型

5.5.1假設

5.5.2數學基礎

5.5.3數值方法

5.6傳熱研究

5.7兩相傳熱

5.8實驗結果

5.9結論和建議

第6章密封端面變形

6.1機械載荷和熱載荷對端面形狀的影響

6.1.1軸對稱載荷

6.1.2非均勻端面載荷

6.1.3傳動力

6.1.4壓裝與熱裝

6.1.5非均質材料

6.1.6不均勻的溫度分布

6.1.7彈簧載荷

6.1.8非均勻截面

6.1.9蠕變

6.2基於圓環理論的密封環偏轉變形分析

6.2.1圓環公式

6.2.2軸對稱解

6.2.3分布函數的周期解

6.2.4集中力所引起的偏轉變形

6.2.5圓環有限單元

6.2.6關於圓環有限元法的計算程序

6.2.7截面特性

6.3圓環理論的計算步驟與示例

6.3.1截面特性

6.3.2由非均勻分布載荷引起的偏轉變形

6.3.3集中力載荷

6.3.4均勻的分布載荷與壓力力矩

6.3.5熱載荷

6.4二維軸對稱有限元及邊界元解法

6.4.1有限元法在密封設計中的作用

6.4.2有限元法的應用

6.4.3有限元算例

6.4.4邊界元法

6.5切向適應性

6.5.1適應性的近似理論

6.5.2密封間隙的預測：基礎理論

6.5.3切向適應性的廣義理論

6.6實驗數據

第7章密封系統及其研究

7.1引言

7.2密封系統的簡化

7.3軸對稱模型

7.3.1軸對稱、窄環、粗糙、平端面、液體模型：軸對稱模型1（AXMOD1）

7.3.2軸對稱、任意形狀端面、分布式接觸壓力、完全轉動變形平衡模型：軸對稱模型2（AXMOD2）

7.3.3考慮磨損的任意端面形狀模型

7.3.4二維有限元模型

7.3.5軸對稱、粗糙、平行端面、等溫、兩相密封模型：軸對稱模型3（AXMOD3）

7.3.6軸對稱、任意粗糙表面、兩相密封模型：軸對稱模型4

7.3.7一維、可壓縮、軸對稱流動模型：軸對稱模型5

7.4流體動壓模型

7.4.1粗糙、徑向平行、剛性的流體動壓密封近似模型：流體動壓模型1（HYMOD1）

7.4.2粗糙、徑向平行、端面偏轉變形、流體動壓密封近似模型：流體動壓模型2（HYMOD2）

7.4.3粗糙、徑向平行、剛性的、流體動壓密封模型：流體動壓模型3（GRMOD）

7.4.4粗糙、徑向平行、端面偏轉的流體動壓密封模型：流體動壓模型4（HYMOD4）

7.4.5波度磨損的影響

7.5各種單一模型的綜合歸納形式

7.5.1平行端面模型

7.5.2熱錐度流體靜壓密封模型

7.5.3剛性流體動壓模型

7.5.4總結

7.6結論

第8章實驗結果和模型驗證

8.1實驗結果

8.1.1對實驗結果的規範

8.1.2增強型與平端面潤滑特點

8.1.3fG圖和其他的對比形式

8.1.4機械密封模型和fG圖

8.2平行端面密封的摩擦數據、相關討論和對理論的評價

8.2.1密封的摩擦力數據在fG圖中的描述

8.2.2fG圖中滑動銷的摩擦力

8.2.3隨時間變化的摩擦數據

8.2.4接觸界面的觀測實驗

8.2.5膜厚和壓力的測量實驗

8.2.6對理論的評價

8.2.7平行端面密封潤滑：工作原理

8.3平行端面密封的PV值和磨損值

8.3.1PV值

8.3.2磨損數據

8.4平行端面密封的性能

8.4.1泄漏

8.4.2壽命數據

8.5兩相流運行實驗

8.6波度密封實驗數據

8.6.1摩擦力數據

8.6.2泄漏數據

8.6.3最小膜厚

8.6.4初始波度的變形

8.6.5總結

8.7徑向錐度密封實驗數據

8.7.1摩擦數據

8.7.2泄漏

8.7.3熱徑向錐度

8.8密封環和密封材料的數據

8.8.1典型的密封環波度

8.8.2材料特性

8.8.3其他數據

8.9密封失效

8.9.1簡介

8.9.2文獻

8.9.3密封失效的原因

8.10總結

第9章設計

9.1簡介

9.2摩擦學設計

9.2.1名義平行端面：液體介質情況

9.2.2名義平行端面的兩相密封

9.2.3流體靜壓、徑向錐度、液體密封

9.2.4流體靜壓、節流控制、液體密封

9.2.5流體動壓、波度、液體密封

9.2.6其他流體動壓液體密封

9.2.7流體靜壓、錐度、氣體密封

9.2.8其他流體靜壓氣體密封

9.2.9流體動壓、螺旋槽、氣體密封

9.2.10其他流體動壓氣體密封

9.3機械設計

9.3.1結構形式

9.3.2副密封

9.3.3密封環和壓蓋板設計

9.3.4彈簧設計

9.3.5傳動機構設計

9.4傳熱系統設計

9.5密封系統設計

第10章典型的失效形式

10.1熱裂和熱斑

10.1.1背景知識

10.1.2經驗觀測

10.1.3理論

10.1.4總結和結論

10.2碳材料的皰疤

10.2.1簡介

10.2.2經驗數據

10.2.3理論

10.2.4總結和結論

10.3動態穩定性與追隨性

10.3.1特性

10.3.2經驗數據

10.3.3理論

第11章當代設計

11.1流體密封的普遍應用

11.1.1流體密封：無顯著潤滑強化的密封

11.1.2流體靜壓密封

11.1.3流體動壓/靜壓液體密封

11.2氣體密封

11.2.1氣體密封：無主動開啟力

11.2.2靜壓型氣體密封

11.2.3流體動壓/靜壓型氣體密封

11.3特殊的應用

11.3.1航空飛行器的密封

11.3.2核反應堆冷卻泵

11.3.3鍋爐給水泵

11.3.4船艦的軸封

11.3.5磨粒環境

11.3.6火箭發動機透平泵

11.3.7其他樣式

11.4新設計

11.5發明

11.6發展趨勢

第12章結論

12.1用戶的需求和期望

12.1.1兩相密封選型指南

12.1.2密封環境壓力和溫度預測

12.1.3密封性能資料庫

12.2不確定性和深入研究

12.2.1傳熱係數

12.2.2平行滑動潤滑

12.2.3皰疤

12.2.4兩相密封建模

12.2.5熱裂和熱彈不穩定性

12.2.6密封失效

12.2.7波紋管穩定性

12.2.8O形圈的摩擦係數、剛度和阻尼

12.3結論

附錄計算機程序

參考文獻

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