山东省（春季高考）机电技术类 《机械基础》项目五任务四 45分钟专题训练卷

山东省（春季高考）机电技术类《机械基础》45分钟专题训练卷专辑，共208份试卷。试卷命题与高考紧密相关，精选具有代表性和典型性的高考常考题。旨在帮助学生系统地复习和巩固机电技术类理论知识，熟悉高考题型和命题规律，提高解题能力和应试技巧，为高考取得优异成绩打下坚实的基础，本训练卷适用于即将参加机电技术类高考的学生。 与本专辑配套的还有山东省春季高考考试《机械制图》《液压与气压传动》《金属加工基础》45分钟专题训练卷专辑，欢迎同学和老师们下载使用。 山东省（春季高考）机电技术类 《机械基础》 项目五：润滑与密封 任务四：静密封 时间：45分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、单项选择题（本大题共20小题，每题2分，共40分） 1. 两个相对静止的结合面之间，为防止介质泄漏所采用的密封方式称为（ ） A. 间隙密封 B. 静密封 C. 迷宫密封 D. 动密封 2. 在密封连接中，判定为静密封的主要依据是（ ） A. 配合表面存在往复滑动 B. 配合表面保持相对静止 C. 配合表面产生连续旋转 D. 配合表面形成周期摆动 3. 管路法兰连接处常用的静密封元件是（ ） A. 机械密封 B. 密封垫片 C. 骨架油封 D. 填料密封 4. 法兰连接采用密封垫片时，垫片的主要作用是（ ） A. 承受轴的径向载荷 B. 传递部件旋转扭矩 C. 限制零件轴向位移 D. 补偿结合面微小不平度 5. 液压阀块上用于安装O形密封圈的槽，主要作用是（ ） A. 限制密封圈位置 B. 增大密封圈硬度 C. 降低密封圈温度 D. 改变密封圈材料 6. 常用橡胶O形密封圈的截面形状为（ ） A. 圆形 B. 矩形 C. 梯形 D. 三角形 7. 采用垫片进行法兰静密封时，螺栓预紧力的主要作用是（ ） A. 提高介质流速 B. 减小管路阻力 C. 压紧垫片结合面 D. 降低连接温度 8. 安装螺纹管接头时缠绕聚四氟乙烯生料带，主要是为了（ ） A. 增大螺纹连接预紧力 B. 提高管件材料耐热性 C. 填充螺纹配合微间隙 D. 改变管路介质流向 9. 选择高温蒸汽管道法兰垫片时，垫片材料应优先具有（ ） A. 较好的耐热性能 B. 较低的导热性能 C. 较大的表面光泽 D. 较小的材料密度 10. 液压阀块与端盖采用螺栓连接，结合面之间用于防止液压油渗漏的常用静密封元件是（ ） A. 金属缠绕垫片 B. 骨架橡胶油封 C. 旋转轴唇形密封圈 D. 机械密封端面副 11. 维修人员发现法兰密封面存在较深划痕，继续装配后最易产生的故障是（ ） A. 螺栓连接松动 B. 垫片受压不均 C. 管道流量减小 D. 结合面介质泄漏 12. 两块静止法兰连接时，形成主要密封屏障的部位是（ ） A. 螺栓螺纹与螺母螺纹 B. 垫片表面与法兰密封面 C. 法兰外圆与环境空气 D. 螺母端面与垫圈表面 13. 在固定不动的管螺纹接头处，为减少螺纹间介质渗漏，装配时宜采用（ ） A. 涂敷螺纹密封剂 B. 安装旋转轴油封 C. 压入组合密封圈 D. 配置机械密封组件 14. 法兰连接中，若螺栓预紧力不足，最直接导致的结果是（ ） A. 垫片回弹难以贴合 B. 垫片压缩量明显不足 C. 螺栓伸长量显著过大 D. 法兰刚度明显提高 15. 安装平面橡胶垫片进行静密封时，为避免垫片受损而引起泄漏，应采取的正确做法是（ ） A. 使垫片覆盖全部螺栓孔 B. 使垫片表面保持清洁 C. 使垫片承受偏心压紧力 D. 使垫片厚度随意增加 16. 装配O形密封圈时，为防止密封圈被划伤或扭曲，应采取的措施是（ ） A. 在沟槽内保留尖锐棱边 B. 使密封圈产生局部拉伸 C. 用干燥表面强行装配 D. 在配合表面适量润滑 17. 某设备法兰处使用厚度为2.0 mm的橡胶垫片，装配后垫片厚度为1.6 mm。该垫片的压缩率为（ ） A. 15% B. 20% C. 25% D. 30% 18. 某法兰垫片的有效受压面积为2000 mm2，螺栓提供的总预紧力为12000 N。若该垫片要求的最小压紧应力为4 MPa，则实际压紧应力及密封判断为（ ） A. 压紧应力为3 MPa，不能满足 B. 压紧应力为4 MPa，刚好满足 C. 压紧应力为6 MPa，能够满足 D. 压紧应力为8 MPa，能够满足 19. 某液压缸端盖采用O形密封圈静密封。设备冷态试压无泄漏，连续高温运行后端盖处出现渗油，复紧螺栓后短期内泄漏减轻。最可能的原因是（ ） A. 密封圈硬度偏低导致挤出 B. 密封圈压缩永久变形增大 C. 液压油黏度升高导致堵塞 D. 缸筒内径减小导致卡滞 20. 某储油箱端盖采用橡胶垫片密封，停机检查时发现端盖四周均有轻微渗油。测得各连接螺栓的预紧力均低于装配要求，最可能的原因是（ ） A. 垫片压紧力不足形成泄漏通道 B. 垫片压紧力过大导致轴向窜动 C. 螺栓预紧力过高造成介质汽化 D. 螺栓预紧力均匀引起端盖变形 二、计算题（本大题共5小题，每题4分，共20分） 21. 某法兰采用平垫片静密封，垫片内径为100 mm，外径为120 mm。装配时要求垫片单位面积压紧力为25 MPa，法兰由8个螺栓均匀预紧。计算：（1）垫片的有效压紧面积。（2）所需总预紧力及每个螺栓承担的预紧力。 22. 某液压缸端盖采用截面直径为3.5 mm的O形密封圈静密封，密封槽深度为2.80 mm。该O形密封圈推荐压缩率为15%～25%。计算：（1）O形密封圈的压缩量。（2）实际压缩率，并判断是否符合推荐范围。 23. 某压力容器法兰采用金属缠绕垫片静密封，容器内径为200 mm，工作压力为1.6 MPa。已知垫片达到密封要求需提供70 kN的压紧力，法兰采用8个螺栓连接。计算：（1）介质压力对法兰产生的分离力。（2）螺栓组应提供的最小总预紧力。（3）每个螺栓应承担的最小预紧力。 24. 一台液压装置的矩形端盖采用平面垫片静密封。垫片受压后的有效密封长度为320 mm，有效密封宽度为12 mm，螺栓提供的总压紧力为19.2 kN。计算：（1）垫片的有效受压面积；（2）垫片的平均压紧应力。 25. 某泵壳检修盖采用圆形平面垫片进行静密封。垫片的平均直径为180 mm，有效压紧宽度为8 mm，设计要求垫片平均压紧应力不低于3.5 MPa。压盖由6个螺栓均匀预紧。计算：（1）垫片的有效受压面积；（2）所需的最小总压紧力；（3）每个螺栓应提供的最小预紧力。取π为3.14。 三、综合应用题（本大题共6小题，共40分） 26.（5分）某设备维修人员对一台蒸汽管道法兰进行静密封装配。法兰垫片外径为120 mm，内径为80 mm，垫片安装时要求的最小压紧应力为12 MPa。法兰采用8个螺栓连接，每个螺栓允许提供的预紧力为18 kN。（1）计算垫片的有效压紧面积。（2）计算达到规定压紧应力时所需的总预紧力及每个螺栓应承担的预紧力。（3）判断所选螺栓是否满足垫片压紧要求，并说明装配时防止静密封泄漏的两项措施。 27.（5分）某液压站的阀块与端盖采用平面橡胶垫片进行静密封。垫片的平均密封直径为160 mm，有效密封宽度为10 mm，设计要求垫片单位面积上的压紧应力不低于20 MPa。端盖采用8个螺栓均匀紧固，每个螺栓实际可提供18 kN的预紧力。（1）计算垫片的有效密封面积、所需最小总压紧力和每个螺栓应提供的最小预紧力。（2）判断现有螺栓预紧力是否满足密封要求。（3）若液压站运行后端盖结合面仍有渗油，分析可能原因并提出两项改进措施。 28.（5分）某液压站检修后，对高压油管法兰进行密封性能复核。油管内径为50 mm，法兰垫片外径为90 mm，系统工作压力为1.6 MPa。8个连接螺栓的总预紧力为60 kN。计算时假定液压力产生的轴向分离力全部使垫片压紧力减小，垫片正常工作所需的最小压紧应力为10 MPa。（1）计算液压力作用在管道端面上的轴向分离力。（2）计算工作状态下垫片的剩余压紧应力，并判断该法兰静密封是否满足要求。（3）若运行中仍发现法兰结合面渗油，分析两项可能原因，并提出相应处理措施。 29.（5分）某气动控制阀的阀盖采用O形橡胶圈进行静密封。已知O形圈截面直径为4.0 mm，密封槽深度为3.3 mm，密封槽宽度为5.2 mm。该密封结构要求O形圈压缩率为15%～30%，沟槽填充率不大于85%。（1）计算O形圈的压缩量、压缩率和沟槽填充率。（2）判断该密封槽尺寸是否满足设计要求。（3）说明安装O形圈时应采取的两项措施，以防止静密封失效。 30.（10分）某液压站油箱检修后，箱盖与箱体之间采用耐油橡胶平垫片进行静密封。垫片有效密封长度为960 mm，有效宽度为10 mm，箱盖由8个螺栓均匀压紧。装配工艺规定垫片平均压紧应力应为2.8 MPa，且不得低于2.5 MPa。现场测得每个螺栓实际预紧力为3.0 kN。 （1）计算满足工艺规定时所需的总压紧力和每个螺栓的理论预紧力。 （2）计算现场实际垫片平均压紧应力，并判断是否满足最低要求。 （3）若箱盖局部仍出现渗油，说明应重点检查的两个部位及相应处理措施。 31.（10分）一台换热器的检修人孔盖采用金属缠绕垫片进行静密封。垫片平均直径为260 mm，有效压紧宽度为6 mm，人孔盖由10个螺栓均匀紧固。该垫片要求的最小平均压紧应力为18 MPa。检修后进行水压试验时，人孔盖下部出现滴漏，复核发现有2个螺栓的预紧力明显偏低。 （1）计算垫片的有效受压面积、所需最小总压紧力及每个螺栓的理论最小预紧力。取π为3.14。 （2）若8个螺栓的实际预紧力均为9.0 kN，另2个螺栓的实际预紧力均为4.0 kN，计算全部螺栓提供的总预紧力和垫片平均压紧应力，判断是否达到要求。 （3）结合滴漏位置，说明应采取的处理措施。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $ 山东省（春季高考）机电技术类《机械基础》45分钟专题训练卷专辑，共208份试卷。试卷命题与高考紧密相关，精选具有代表性和典型性的高考常考题。旨在帮助学生系统地复习和巩固机电技术类理论知识，熟悉高考题型和命题规律，提高解题能力和应试技巧，为高考取得优异成绩打下坚实的基础，本训练卷适用于即将参加机电技术类高考的学生。 与本专辑配套的还有山东省春季高考考试《机械制图》《液压与气压传动》《金属加工基础》45分钟专题训练卷专辑，欢迎同学和老师们下载使用。 山东省（春季高考）机电技术类 《机械基础》 项目五：润滑与密封 任务四：静密封 时间：45分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、单项选择题（本大题共20小题，每题2分，共40分） 1. 两个相对静止的结合面之间，为防止介质泄漏所采用的密封方式称为（ ） A. 间隙密封 B. 静密封 C. 迷宫密封 D. 动密封 【答案】B 【解析】静密封用于两个无相对运动的结合面之间，常通过垫片、密封圈等实现密封。 2. 在密封连接中，判定为静密封的主要依据是（ ） A. 配合表面存在往复滑动 B. 配合表面保持相对静止 C. 配合表面产生连续旋转 D. 配合表面形成周期摆动 【答案】B 【解析】静密封的两密封结合面之间没有相对运动，依靠预紧力和密封材料阻止介质泄漏。 3. 管路法兰连接处常用的静密封元件是（ ） A. 机械密封 B. 密封垫片 C. 骨架油封 D. 填料密封 【答案】B 【解析】法兰结合面通常依靠垫片受压变形填补表面微小间隙，阻止介质外泄。 4. 法兰连接采用密封垫片时，垫片的主要作用是（ ） A. 承受轴的径向载荷 B. 传递部件旋转扭矩 C. 限制零件轴向位移 D. 补偿结合面微小不平度 【答案】D 【解析】垫片受压后可填补法兰结合面的微小间隙，从而形成可靠的静密封。 5. 液压阀块上用于安装O形密封圈的槽，主要作用是（ ） A. 限制密封圈位置 B. 增大密封圈硬度 C. 降低密封圈温度 D. 改变密封圈材料 【答案】A 【解析】密封槽能够定位和容纳O形密封圈，使其在受压后形成稳定的密封接触。 6. 常用橡胶O形密封圈的截面形状为（ ） A. 圆形 B. 矩形 C. 梯形 D. 三角形 【答案】A 【解析】O形密封圈因截面呈圆形而得名，受压后可产生较好的接触密封作用。 7. 采用垫片进行法兰静密封时，螺栓预紧力的主要作用是（ ） A. 提高介质流速 B. 减小管路阻力 C. 压紧垫片结合面 D. 降低连接温度 【答案】C 【解析】螺栓预紧力使垫片产生适当压缩变形，从而封闭法兰结合面的微小间隙。 8. 安装螺纹管接头时缠绕聚四氟乙烯生料带，主要是为了（ ） A. 增大螺纹连接预紧力 B. 提高管件材料耐热性 C. 填充螺纹配合微间隙 D. 改变管路介质流向 【答案】C 【解析】生料带可填充螺纹啮合处的微小间隙，防止气体或液体沿螺纹间隙泄漏。 9. 选择高温蒸汽管道法兰垫片时，垫片材料应优先具有（ ） A. 较好的耐热性能 B. 较低的导热性能 C. 较大的表面光泽 D. 较小的材料密度 【答案】A 【解析】高温蒸汽工况要求垫片在工作温度下保持强度和密封性能，避免失效泄漏。 10. 液压阀块与端盖采用螺栓连接，结合面之间用于防止液压油渗漏的常用静密封元件是（ ） A. 金属缠绕垫片 B. 骨架橡胶油封 C. 旋转轴唇形密封圈 D. 机械密封端面副 【答案】A 【解析】金属缠绕垫片安装在两个相对静止的结合面之间，依靠螺栓预紧力产生密封作用，适用于阀块与端盖的静密封。其余选项主要用于存在相对运动部件的动密封。 11. 维修人员发现法兰密封面存在较深划痕，继续装配后最易产生的故障是（ ） A. 螺栓连接松动 B. 垫片受压不均 C. 管道流量减小 D. 结合面介质泄漏 【答案】D 【解析】密封面划痕会形成连通间隙，即使垫片受压也可能难以完全填补，导致泄漏。 12. 两块静止法兰连接时，形成主要密封屏障的部位是（ ） A. 螺栓螺纹与螺母螺纹 B. 垫片表面与法兰密封面 C. 法兰外圆与环境空气 D. 螺母端面与垫圈表面 【答案】B 【解析】法兰连接的静密封依靠垫片在螺栓预紧力作用下，与两侧法兰密封面紧密贴合，阻断介质泄漏通道。 13. 在固定不动的管螺纹接头处，为减少螺纹间介质渗漏，装配时宜采用（ ） A. 涂敷螺纹密封剂 B. 安装旋转轴油封 C. 压入组合密封圈 D. 配置机械密封组件 【答案】A 【解析】管螺纹接头属于静密封连接，涂敷螺纹密封剂能够填充螺纹配合间的微小间隙，形成可靠的密封层。 14. 法兰连接中，若螺栓预紧力不足，最直接导致的结果是（ ） A. 垫片回弹难以贴合 B. 垫片压缩量明显不足 C. 螺栓伸长量显著过大 D. 法兰刚度明显提高 【答案】B 【解析】螺栓预紧力不足会使垫片压缩量达不到要求，结合面间隙难以被有效填满。 15. 安装平面橡胶垫片进行静密封时，为避免垫片受损而引起泄漏，应采取的正确做法是（ ） A. 使垫片覆盖全部螺栓孔 B. 使垫片表面保持清洁 C. 使垫片承受偏心压紧力 D. 使垫片厚度随意增加 【答案】B 【解析】安装前应清除垫片和密封面上的油污、杂质及毛刺，保证垫片受压均匀并与密封面可靠贴合。垫片偏心受压、遮挡螺栓孔或任意加厚都会影响密封效果。 16. 装配O形密封圈时，为防止密封圈被划伤或扭曲，应采取的措施是（ ） A. 在沟槽内保留尖锐棱边 B. 使密封圈产生局部拉伸 C. 用干燥表面强行装配 D. 在配合表面适量润滑 【答案】D 【解析】装配面适量润滑可减小摩擦，避免O形密封圈在装入沟槽时被划伤、扭曲或撕裂。 17. 某设备法兰处使用厚度为2.0 mm的橡胶垫片，装配后垫片厚度为1.6 mm。该垫片的压缩率为（ ） A. 15% B. 20% C. 25% D. 30% 【答案】B 【解析】压缩率为，计算得20%。 18. 某法兰垫片的有效受压面积为2000 mm2，螺栓提供的总预紧力为12000 N。若该垫片要求的最小压紧应力为4 MPa，则实际压紧应力及密封判断为（ ） A. 压紧应力为3 MPa，不能满足 B. 压紧应力为4 MPa，刚好满足 C. 压紧应力为6 MPa，能够满足 D. 压紧应力为8 MPa，能够满足 【答案】C 【解析】压紧应力为12000÷2000，结果为6 MPa，大于最小要求的4 MPa，能够满足压紧条件。 19. 某液压缸端盖采用O形密封圈静密封。设备冷态试压无泄漏，连续高温运行后端盖处出现渗油，复紧螺栓后短期内泄漏减轻。最可能的原因是（ ） A. 密封圈硬度偏低导致挤出 B. 密封圈压缩永久变形增大 C. 液压油黏度升高导致堵塞 D. 缸筒内径减小导致卡滞 【答案】B 【解析】高温会加剧密封圈老化和压缩永久变形，使接触压力下降；复紧后暂时恢复压紧力。 20. 某储油箱端盖采用橡胶垫片密封，停机检查时发现端盖四周均有轻微渗油。测得各连接螺栓的预紧力均低于装配要求，最可能的原因是（ ） A. 垫片压紧力不足形成泄漏通道 B. 垫片压紧力过大导致轴向窜动 C. 螺栓预紧力过高造成介质汽化 D. 螺栓预紧力均匀引起端盖变形 【答案】A 【解析】静密封垫片需要足够且均匀的压紧力才能补偿密封面的微观不平度。螺栓预紧力不足时，垫片不能充分贴合，介质容易沿结合面渗出。 二、计算题（本大题共5小题，每题4分，共20分） 21. 某法兰采用平垫片静密封，垫片内径为100 mm，外径为120 mm。装配时要求垫片单位面积压紧力为25 MPa，法兰由8个螺栓均匀预紧。计算：（1）垫片的有效压紧面积。（2）所需总预紧力及每个螺栓承担的预紧力。 【答案】（1）垫片有效压紧面积为。（2）总预紧力为；每个螺栓预紧力为。 【解析】（1）垫片的有效压紧面积为环形面积：。（2）因，所需总预紧力为：。8个螺栓均匀预紧时，每个螺栓承担的预紧力为：。 22. 某液压缸端盖采用截面直径为3.5 mm的O形密封圈静密封，密封槽深度为2.80 mm。该O形密封圈推荐压缩率为15%～25%。计算：（1）O形密封圈的压缩量。（2）实际压缩率，并判断是否符合推荐范围。 【答案】（1）压缩量为。（2）压缩率为，符合推荐范围。 【解析】（1）O形密封圈的压缩量等于其截面直径与密封槽深度之差：。（2）实际压缩率为：。20%位于推荐压缩率15%～25%范围内，因此符合要求。 23. 某压力容器法兰采用金属缠绕垫片静密封，容器内径为200 mm，工作压力为1.6 MPa。已知垫片达到密封要求需提供70 kN的压紧力，法兰采用8个螺栓连接。计算：（1）介质压力对法兰产生的分离力。（2）螺栓组应提供的最小总预紧力。（3）每个螺栓应承担的最小预紧力。 【答案】（1）分离力为。（2）最小总预紧力为。（3）每个螺栓最小预紧力为。 【解析】（1）介质压力作用在容器内径对应的圆形截面上。截面积为：。因，分离力为：。（2）螺栓组除应提供垫片所需的70 kN压紧力外，还应抵抗介质分离力，因此最小总预紧力为：。（3）8个螺栓均匀受力时，每个螺栓的最小预紧力为：。 24. 一台液压装置的矩形端盖采用平面垫片静密封。垫片受压后的有效密封长度为320 mm，有效密封宽度为12 mm，螺栓提供的总压紧力为19.2 kN。计算：（1）垫片的有效受压面积；（2）垫片的平均压紧应力。 【答案】（1）有效受压面积为A＝320×12＝3840 mm2。 （2）总压紧力F＝19.2 kN＝19200 N。平均压紧应力为p＝F/A＝19200/3840＝5 N/mm2，即5 MPa。 【解析】（1）矩形垫片的有效受压面积由有效密封长度乘有效密封宽度求得。 （2）将压紧力换算为N后，用总压紧力除以有效受压面积，可得垫片平均压紧应力为5 MPa。 25. 某泵壳检修盖采用圆形平面垫片进行静密封。垫片的平均直径为180 mm，有效压紧宽度为8 mm，设计要求垫片平均压紧应力不低于3.5 MPa。压盖由6个螺栓均匀预紧。计算：（1）垫片的有效受压面积；（2）所需的最小总压紧力；（3）每个螺栓应提供的最小预紧力。取π为3.14。 【答案】（1）垫片有效受压面积为A＝πDb＝3.14×180×8＝4521.6 mm2。 （2）最小总压紧力为F＝pA＝3.5×4521.6＝15825.6 N，约为15.83 kN。 （3）每个螺栓的最小预紧力为F1＝15825.6/6＝2637.6 N，约为2.64 kN。 【解析】（1）圆形平面垫片的有效受压面积按平均周长乘有效压紧宽度计算。 （2）垫片达到规定平均压紧应力所需的总压紧力，由压紧应力乘有效受压面积求得。 （3）6个螺栓均匀分担总压紧力时，每个螺栓承担总压紧力的六分之一。 三、综合应用题（本大题共6小题，共40分） 26.（5分）某设备维修人员对一台蒸汽管道法兰进行静密封装配。法兰垫片外径为120 mm，内径为80 mm，垫片安装时要求的最小压紧应力为12 MPa。法兰采用8个螺栓连接，每个螺栓允许提供的预紧力为18 kN。（1）计算垫片的有效压紧面积。（2）计算达到规定压紧应力时所需的总预紧力及每个螺栓应承担的预紧力。（3）判断所选螺栓是否满足垫片压紧要求，并说明装配时防止静密封泄漏的两项措施。 【答案】（1）垫片有效压紧面积为：。（2）所需总预紧力为：。每个螺栓应承担的预紧力为：。（3）每个螺栓允许预紧力为18 kN，大于实际所需的9.43 kN，所选螺栓满足要求。装配时应按规定顺序分次均匀拧紧螺栓，并清除法兰密封面上的油污、锈蚀和杂质。 【解析】（1）垫片有效压紧面积为环形面积：。（2）因，达到最小压紧应力所需的总预紧力为：。8个螺栓均匀承担预紧力时，每个螺栓所需预紧力为：。（3）每个螺栓允许提供18 kN预紧力，大于所需的9.43 kN，故所选螺栓满足垫片压紧要求。装配时应按规定顺序分次、均匀拧紧螺栓，并清除法兰密封面上的油污、锈蚀和杂质，以避免因压紧不均或密封面缺陷造成泄漏。 27.（5分）某液压站的阀块与端盖采用平面橡胶垫片进行静密封。垫片的平均密封直径为160 mm，有效密封宽度为10 mm，设计要求垫片单位面积上的压紧应力不低于20 MPa。端盖采用8个螺栓均匀紧固，每个螺栓实际可提供18 kN的预紧力。（1）计算垫片的有效密封面积、所需最小总压紧力和每个螺栓应提供的最小预紧力。（2）判断现有螺栓预紧力是否满足密封要求。（3）若液压站运行后端盖结合面仍有渗油，分析可能原因并提出两项改进措施。 【答案】（1）垫片有效密封面积为：。所需最小总压紧力为：。每个螺栓应提供的最小预紧力为：。（2）满足要求。8个螺栓实际总预紧力为：，大于所需最小总压紧力100.48 kN。（3）可能原因包括垫片老化变形、结合面有划伤或杂质、螺栓拧紧力不均匀。应更换符合要求的垫片，清理并修复结合面；按规定顺序分次均匀紧固螺栓。 【解析】（1）按平均密封直径计算，垫片有效密封面积为：。因，所需最小总压紧力为：。8个螺栓均匀受力时，每个螺栓所需最小预紧力为：。（2）8个螺栓实际可提供的总预紧力为：。由于，现有螺栓预紧力满足密封要求。（3）结合面渗油可能由垫片老化变形、结合面划伤或存在杂质、螺栓拧紧力不均匀等引起。可更换符合要求的垫片，清理并修复结合面；同时按规定顺序分次、均匀紧固螺栓。 28.（5分）某液压站检修后，对高压油管法兰进行密封性能复核。油管内径为50 mm，法兰垫片外径为90 mm，系统工作压力为1.6 MPa。8个连接螺栓的总预紧力为60 kN。计算时假定液压力产生的轴向分离力全部使垫片压紧力减小，垫片正常工作所需的最小压紧应力为10 MPa。（1）计算液压力作用在管道端面上的轴向分离力。（2）计算工作状态下垫片的剩余压紧应力，并判断该法兰静密封是否满足要求。（3）若运行中仍发现法兰结合面渗油，分析两项可能原因，并提出相应处理措施。 【答案】（1）液压力作用在管道端面上的轴向分离力为：Fp=pA=1.6×π/4×502=3141.59 N=3.14 kN。 （2）垫片有效压紧面积为：Ag=π/4×(902-502)=4398.23 mm2。工作状态下垫片剩余压紧力为：Fg=60-3.14=56.86 kN=56860 N。剩余压紧应力为：pg=56860/4398.23=12.93 MPa。由于12.93 MPa大于垫片正常工作所需的最小压紧应力10 MPa，因此该法兰静密封满足要求。 （3）①连接螺栓预紧力不足或各螺栓预紧力不均，使垫片局部压紧应力不足。处理措施：按规定的拧紧力矩分级、对称、交叉紧固螺栓，必要时复核并补充预紧力。②垫片老化、损伤、安装偏斜，或法兰密封面存在划伤、腐蚀和变形，形成泄漏通道。处理措施：更换合格垫片，清理并修复法兰密封面，安装时使垫片准确对中。 【解析】分离力Fp=pπ/4=1.6×π×502/4=3.14kN。垫片面积Ag=π(902-502)/4=4398.23mm2，剩余应力=(60-3.14)×103/Ag=12.93MPa>10MPa，满足要求。渗油可因螺栓预紧不均或密封面、垫片损伤，应规范紧固并修复或更换。 29.（5分）某气动控制阀的阀盖采用O形橡胶圈进行静密封。已知O形圈截面直径为4.0 mm，密封槽深度为3.3 mm，密封槽宽度为5.2 mm。该密封结构要求O形圈压缩率为15%～30%，沟槽填充率不大于85%。（1）计算O形圈的压缩量、压缩率和沟槽填充率。（2）判断该密封槽尺寸是否满足设计要求。（3）说明安装O形圈时应采取的两项措施，以防止静密封失效。 【答案】（1）O形圈压缩量为：。压缩率为：。O形圈截面积为：。沟槽截面积为：。沟槽填充率为：。（2）满足设计要求。压缩率为17.5%，处于15%～30%范围内；沟槽填充率约为73.2%，小于85%。（3）安装前应清除沟槽和结合面的毛刺、杂质，防止划伤O形圈。安装时应涂覆与介质相容的润滑剂，并防止O形圈扭曲、拉伸或局部挤伤。 【解析】压缩量δ=4.0-3.3=0.7mm，压缩率17.5%。填充率=[π×4.02/4]/(5.2×3.3)=73.2%，均符合压缩率15%～30%、填充率≤85%的要求。安装前清除毛刺和杂质；涂相容润滑剂并避免O形圈扭曲、拉伸或挤伤。 30.（10分）某液压站油箱检修后，箱盖与箱体之间采用耐油橡胶平垫片进行静密封。垫片有效密封长度为960 mm，有效宽度为10 mm，箱盖由8个螺栓均匀压紧。装配工艺规定垫片平均压紧应力应为2.8 MPa，且不得低于2.5 MPa。现场测得每个螺栓实际预紧力为3.0 kN。 （1）计算满足工艺规定时所需的总压紧力和每个螺栓的理论预紧力。 （2）计算现场实际垫片平均压紧应力，并判断是否满足最低要求。 （3）若箱盖局部仍出现渗油，说明应重点检查的两个部位及相应处理措施。 【答案】（1）垫片有效受压面积为A＝960×10＝9600 mm2。所需总压紧力为F＝2.8×9600＝26880 N，即26.88 kN。每个螺栓理论预紧力为F1＝26880/8＝3360 N，即3.36 kN。 （2）现场总预紧力为F实＝8×3.0 kN＝24 kN＝24000 N。实际平均压紧应力为p实＝24000/9600＝2.5 MPa，达到最低要求，但低于工艺规定值。 （3）应检查箱盖和箱体密封面是否有划痕、凹坑、翘曲或残留杂质，必要时清理、研修或修复密封面。还应检查垫片是否老化、破损、错位或厚度不均，必要时更换符合规格的新垫片，并按对角顺序均匀紧固螺栓。 【解析】（1）先计算垫片有效受压面积，再依据规定压紧应力确定总压紧力，并由螺栓数量求出单个螺栓预紧力。 （2）实际平均压紧应力由全部螺栓预紧力除以垫片有效受压面积求得，结果处于最低允许值，密封裕量较小。 （3）局部渗油通常与密封面缺陷、垫片损伤或螺栓受力不均有关，应从结合面状态和垫片安装质量两方面处理。 31.（10分）一台换热器的检修人孔盖采用金属缠绕垫片进行静密封。垫片平均直径为260 mm，有效压紧宽度为6 mm，人孔盖由10个螺栓均匀紧固。该垫片要求的最小平均压紧应力为18 MPa。检修后进行水压试验时，人孔盖下部出现滴漏，复核发现有2个螺栓的预紧力明显偏低。 （1）计算垫片的有效受压面积、所需最小总压紧力及每个螺栓的理论最小预紧力。取π为3.14。 （2）若8个螺栓的实际预紧力均为9.0 kN，另2个螺栓的实际预紧力均为4.0 kN，计算全部螺栓提供的总预紧力和垫片平均压紧应力，判断是否达到要求。 （3）结合滴漏位置，说明应采取的处理措施。 【答案】（1）垫片有效受压面积为A＝πDb＝3.14×260×6＝4898.4 mm2。所需最小总压紧力为F＝18×4898.4＝88171.2 N，约为88.17 kN。每个螺栓理论最小预紧力为F1＝88171.2/10＝8817.12 N，约为8.82 kN。 （2）全部螺栓总预紧力为F实＝8×9.0＋2×4.0＝80 kN＝80000 N。实际平均压紧应力为p实＝80000/4898.4＝16.33 MPa。该值低于18 MPa，不能满足密封要求。 （3）应泄压后按规定重新紧固螺栓，采用对角、分级、均匀的紧固方法，使各螺栓预紧力达到要求。重点检查下部低预紧力螺栓、螺纹及垫片压痕；若垫片已发生压溃、偏移或损伤，应更换垫片后重新装配。 【解析】（1）金属缠绕垫片的有效受压面积按平均周长乘有效宽度计算，再根据最小压紧应力确定螺栓预紧力。 （2）两个螺栓预紧力偏低使总压紧力不足，计算得到的平均压紧应力低于规定值，说明静密封不可靠。 （3）人孔盖下部滴漏与局部预紧力不足有关，重新紧固时必须保证螺栓受力均匀，并检查垫片和密封面的损伤情况。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $