ドライランニングシールの発熱計算方法

基本方程式 Q = μ × P × V × A により、熱発生量がワット単位で求められます。

• 摩擦係数（μ） 通常は0.05から0.3の範囲です ドライランニングシール値が低いほど PTFE やカーボングラファイトなどの材料を意味し、値が高いほど劣悪な条件下ではより硬い材料であることを示します。
• 接触圧力（P） 単位はパスカルまたはPSIです。この値はシールメーカーの仕様書から確認するか、スプリング力を接触面積で割って計算します。
• 滑り速度（V）はπ × D × N / 60に等しくなります。ここで、Dはシャフトの直径（メートル）、Nは回転速度（RPM）です。回転数が高いほど、発熱量も増加します。

段階的な計算プロセス

まず、シール動作パラメータ（シャフト径、回転速度、接触圧力、材料の組み合わせ）を収集します。

まず滑り速度を計算しましょう。50mmのシャフトを3,000 RPMで回転させた場合、速度は3.14 × 0.05 × 3000 / 60 = 7.85 m/sとなります。

材料データ表から摩擦係数を決定します。炭素鋼とステンレス鋼の摩擦係数は通常0.1～0.15です。

シール接触面積を測定または計算します。 フェイスシールこれはπ × (R²outer – R²inner) です。ここで、R はシール面の半径です。

すべての値を掛け合わせます: Q = 0.12 × 100,000 Pa × 7.85 m/s × 0.0003 m² = 28.3 ワット。

発熱を温度上昇に変換する

発熱量だけでは、シールが耐えられるかどうかは分かりません。ワット数を実際の温度上昇値に換算する必要があります。

温度上昇の式は ΔT = Q / (m × c × 冷却係数) です。ここで、m はシール質量、c は比熱容量、冷却係数は熱放散を考慮します。

冷却がない場合、典型的な カーボンシール 30ワットの発電では50℃の温度上昇が発生する可能性があります。適切な冷却を行えば、10～15℃まで下がります。

避けるべき一般的な間違い

• ドライ走行時の摩擦係数の計算には、ウェットシールの摩擦係数を使用しないでください。ドライ走行時の摩擦係数は通常、5～10倍高くなります。
• 複数のシール面を考慮することを忘れないでください。 タンデムシール 各インターフェースで熱を発生します。
• 常に 1.5 ～ 2 の安全係数を含めます。実際の状況が理想的な計算と一致することはほとんどありません。
• 温度測定はハウジングではなくシール面で行う必要があります。実際の シール面 周囲のコンポーネントよりもはるかに高温になります。

よくあるご質問

ドライランニングシールの典型的な発熱範囲はどれくらいですか?

ほとんどのドライランニングシールは10～100ワットの熱を発生します。低速アプリケーションでは20ワット未満に抑えられますが、高速または 高圧シール 冷却なしでは 75 ワットを超える場合があります。

摩擦係数が提供されていない場合、どうやって測定すればよいですか?

シールを既知の条件で動作させ、トルクを測定します。τ = μ × F × r を用いて逆算します。ここで、τ はトルク、F は法線力、r は半径です。

ガスシールにも同じ式を使用できますか?

はい、基本的な計算式はガスシールにも適用できますが、異なる摩擦係数が必要になります。ガスシールのμ値は通常0.02～0.08です。

起動条件の熱を計算する必要がありますか?

はい、慣らし運転前の摩擦が大きいため、始動時に最も多くの熱が発生します。始動時の計算には、摩擦係数を50%高く設定してください。