1. 研究目的与意义
机械密封作为泵、压缩机和搅拌器等设备动力输入轴的轴封，在石化、电力、航空等领域有着广泛的应用。随着材料科学和制造技术的不断进步，机械密封的寿命和可靠性得到了很大的提高，但在工业应用中，其失效仍很普遍。要想获得寿命长，性能稳定的机械密封，不仅需要在前人研究的基础上对机械密封结构进行进一步优化和设计，同时还需要开发可靠、测试方便的机械密封性能试验装置。
根据机械密封的使用场合，目前机械密封性能试验装置主要分为以下四类：(1)船舶艉轴用机械密封试验装置；(2)泵用机械密封试验装置；(3)反应釜用机械密封试验装置；(4)压缩机用机械密封试验装置。
从公知技术中可以看到，机械密封性能试验装置在安装密封件的动力输入轴的支承结构上主要表现为单悬臂轴和双悬臂轴，动力输入轴与密封腔的连接表现为从单侧端盖穿入和两侧端盖穿入穿出。对于单悬臂轴式机械密封试验装置，动力输入轴穿入密封腔的一个端盖，如图1所示，被测机械密封用作腔体的密封件，与现场相近，但密封轴端在密封腔体内，轴端受介质压力的作用会产生轴向力，密封件两侧介质作用面积不等，也会产生轴向力，而不同轴向力引起的轴承阻力矩是不同的，影响了端面摩擦扭矩的测量精度；对于双悬臂式机械密封试验装置，如图2所示，介质压力在单个轴端引起的轴向力以及因密封件两侧介质作用面积不等引起的轴向力，会被其对称结构所平衡，但增加了装置的长度，特别是增加了动力输入轴与动力装置连接结构的复杂程度；对于单悬臂式机械密封试验装置，采用动力输入轴穿入穿出密封腔两侧端盖，两对密封副对称布置在密封腔内，静环安装在密封腔端盖上，如图3所示。若两端的两对密封副的尺寸规格不一致，介质压力引起的轴向力将不能平衡；即使两端的密封副的尺寸规格一致，由于结构的限制，安装后两端的弹簧力将无法再调节，即试验时二对被测密封面无法实现等比压调节。
2. 国内外研究现状分析
机械密封技术在国外发展比较早，最早是1885年在英国作为专利出现，至今已有一百多年的历史。随着化学工业的发展及材料科学的进步，机械密封技术获得了较大的发展。 早期机械密封的使用参数很低，直到1939-1945年，随着陶瓷、石墨、硬质台金等新材料的出现以及加工技术的提高，机械密封的使用参数有了提高。此时机械密封在美国开始广泛使用，并且越来越多地用于转动轴密封。国外对机械密封技术比较重视，设立了专门的研究机构，而且进行不定期的技术交流。英国机械协会就提出，要十分重视在恶劣条件下工作的机械密封，并且要对机械密封的性能进行广泛的研究；解决密封问题的有效办法就是利用大量的资料和经验，而超越现阶段的深度研究尚无必要。为了充分利用现有的资料，他们建立相关的技术协会，以便汇集所推荐的高效能、长周期的密封方法。
密封故障统计分析表明，机械密封的平均寿命为8-13个月，某些情况可达3-5年。然而，即使在实行严格质量保证的原子能工业，由于原因不明的早期失效和偶然性的损坏事故，密封失效仍时有发生。限于目前的技术水平，试图获得密封寿命的一般规律是很难的。近几年，国外在新技术、新材料等方面进行了广泛试验和研究，机械密封的水平不断提高，密封技术得到了更为迅速的发展。
机械密封是一种先进的动密封产品，它是靠介质压力及弹簧力，利用一对光滑平直并存有流体膜的表面达到密封效果。我国的机械密封生产开始于20世纪60年代，随着国家工业的发展，尤其近几年引进了大量国外成套的石油化工装置及先进的工艺装备，随这些装备带进了大批先进的机械密封产品，促进了机械密封技术的发展。国内机械密封行业也引进了一些国外的制造技术，并相继建立了多家机械密封合资企业，这些都使我国机械密封产品在设计、制造、材料选用、生产规模都有了很大的进步。
3. 研究的基本内容与计划
研究内容：新型机械密封试验机主轴轴系结构设计
研究计划：第1周熟悉毕业设计任务，收集相关资料调查研究；
第2周理解并消化所获资料，着手撰写开题报告，完成外文翻译；
4. 研究创新点
新型机械密封试验机采用主轴穿过密封腔壳体并在密封腔壳体内左右两端的主轴上装有尺寸相同的两对密封环保证了左右二对密封端面上所受的比压相同，主轴不会因试验介质的加入而产生附加轴向力，同时减少了只用一对密封环时由于安装等偶然因素造成扭矩和泄漏量测量不精确的影响。
