機械密封故障分析——平面平直度檢查和判斷

密封端面平面度的檢測↟✘╃，通常是利用光波的十涉效應來測量▩•✘↟·。可以用質量非常高的鐳射干涉儀或光學平晶來進行測量↟✘╃，前者屬非接觸量法↟✘╃，後者屬接觸量法▩•✘↟·。光學平晶貨源充足↟✘╃，價格便宜↟✘╃，因而被廣泛採用▩•✘↟·。

以下介紹用光學平品檢測平面度的基本原理.

一◕₪·☁☁、平面平晶

平晶是利用派利克斯玻璃◕₪·☁☁、熔凝水晶或折光係數為1.516的光學玻璃製造↟✘╃，使之成為具有平直工作端面的透明圓柱體▩•✘↟·。按直徑大小有60◕₪·☁☁、80◕₪·☁☁、100◕₪·☁☁、150◕₪·☁☁、200◕₪·☁☁、250mm六種▩•✘↟·。平晶由於製造較困難↟✘╃，其尺寸都不太大▩•✘↟·。它的精度為1級和2級兩種;工作面的平面性很高↟✘╃，其偏差不超過0.03um和0.1um▩•✘↟·。通常採用1級平晶測裡密封環端面的平面度↟✘╃，平晶的直徑應大於被測工件的外徑▩•✘↟·。若密封環的外徑超過250mm,或者是非金屬材料製作的密封環(反光度差)↟✘╃，可採用塗色法檢查↟✘╃，即在被測表面塗以紅丹,在零級平板上對研↟✘╃，環的接觸痕跡必須連續↟✘╃，不能間斷↟✘╃，接觸連續面積大於總面積80%的為合格▩•✘↟·。

二◕₪·☁☁、光源

由於單色光源所產生的干涉圖形較為清晰↟✘╃，常被光波干涉測量法採用作為光源▩•✘↟·。來自太陽的白光實際上是由七種顏色組成↟✘╃，每一種代表一個不同波長的電磁波▩•✘↟·。當白光透過平晶射向被檢表面發生光波干涉後↟✘╃，在被檢表面的不同位置上顯示出幾種不同顏色的於涉條紋↟✘╃，由於各色光線混雜↟✘╃，干涉條紋的亮度和清晰度大為減弱↟✘╃，所以影象不夠清晰▩•✘↟·。使用單色光源↟✘╃，具有單一的波長↟✘╃，影象是明暗相間的亮帶和暗帶↟✘╃，非常清晰↟✘╃，可以看清較多的干涉帶↟✘╃，讀數較準確▩•✘↟·。單色光需要單色光源↟✘╃，如鈉光燈;也可用自然光透過濾色鏡得到▩•✘↟·。

三◕₪·☁☁、光波干涉測法的原理

干涉條紋的形成↟✘╃，是由發自同一光源的兩組或幾組光束經過不同的路程以後↟✘╃，又重新匯聚在空間某一點而發生亮度增強和減弱的結果↟✘╃，這種光束亮度的加強和減弱就是光波干涉▩•✘↟·。當採用單色光源時↟✘╃，波幅相同的兩個波相位相同↟✘╃，同時投射在一點上↟✘╃，則振幅增大↟✘╃，也就是光的亮度加強並出現亮帶;當這兩個波的相位相差半個波長(差180度）↟✘╃，兩光波相遇後↟✘╃，振幅大小相等方向相反↟✘╃，所以實際振幅為零↟✘╃，從而導致光的完全消失並出現暗帶▩•✘↟·。圖13一32是量塊表面形成干涉帶的過程▩•✘↟·。將平晶放在被測體上↟✘╃，開啟鈉光燈↟✘╃，光束從光源O發出↟✘╃，沿箭頭的方向射入平晶▩•✘↟·。這條光束到達A點後↟✘╃，一部分從平晶的下面反射回來↟✘╃，透過平晶到達觀測處↟✘╃，它的路程為AEE’F；另一部分射向被測量表面↟✘╃，然後從量塊表面反射回來↟✘╃，並透過平晶到達觀測處↟✘╃，它的路程是ABCDG▩•✘↟·。結果光束月ABCDG比光束AEE’F走的路程多了兩倍的h（即空氣膜的厚度)▩•✘↟·。另外↟✘╃，光束AEE‘F由空氣到平晶並在平晶表面反射出來以後↟✘╃，要比經ABCDG的光束差半個波長▩•✘↟·。這樣↟✘╃，當空氣膜h等於半個波長的整數倍時↟✘╃，這兩束光線的相位總是差半個波長↟✘╃，於是光線相互減弱↟✘╃，平晶表面就出現了暗色干涉帶▩•✘↟·。所以↟✘╃，每條幹涉帶相當於平晶與被測表面間有半個波長的距離▩•✘↟·。