Башта Т.М. - Машиностроительная гидравлика, страница 113

В частности зти уплотнения применяются для герметизации выутрепних полостей гидроагрегатов в плунжерных парах, в которых допустимы некоторые перетечки жидкости в нерабочую (сливыую) линию (см. рис. 337, в).. Лабиринтные уплотнения. Для повышения сопротивления при высоких числах Рейнольдса, соответствующих турбулентному режиму течения, на одной (рис. 352, б) или обеих (рис. 352, е) поверхностях, образующих щель, выполняют лабиринтные канавки, которые вследствие чередующегося изменения сечения щели и аавихрений повышают при турбулентном течении ев сопротивление. зуются также з качестве первой ступени уплотнения. Работа уплотвяющего устройства динамического типа основана на использовании сил, и) б) Рис.

333. Схемы радиальных лаби риитиых уплотнений которые возникают при вращении жидкости и отбрасывают ее в уплотняемую камеру. В соответствии с этим уплотняющие устройства этого типа эффективны лишь при достаточно высокой окружной скорости. Так, например, вспомогательные винтовые уплотняющне устройства (рис. 354) применяют при скоростях не ниже 3 — 5 м/свк. Принцип действия этого уплотнения основан иа использовании трения жидкости о врюцающийся винт и неподвижную втулку, вследствие чего создается напор жидкости Ьр, действующий вдоль оси винта| (489) Следует отметить, что кольцевые канавки выполняются на плунжерах распределителей (см.

рис. 337, в) в основном для снижения неуравновешенных радиальных сил (см. стр. 343). При ламинарном течеани, которое является преобладающим для щелей гидроагрегатов потери энергии, обусловленные расширением и сжатием сечения потока жидкости в канавках, малы. Поэтому подобное уплотнение обычно рассчитывается приближенно по выражению (90) с подстановкой длины щели за вычетом суммарной ширины канавок (см. также стр. 98). В соединениях с вращательным движением в качестве дополвительного сопротивления при турбулентном режиме течения (преимущественно газов) применяют гребешковые лабиринты радиального '(рис.

353, а) и осевого (рис. 353, б) типов. Диаамаческие уплотнения. Для повышения герметичности вращательных соединений часто дополнительно применяют раалнчвые динамические (винтовые, лопаточные и пр.) устройства, которые обычно исполь- где р — динамическая вязкость жидкости; ю — угловая скорость винта; Р и "1 — диаметр и длина винта; и — зазор между винтом и втулкой; с — безразмерный коэффициент, зависящий от шага винта, ширины впадины н профиля реаьбы. Динамические уплотнения применяются в основном з двухступенчатых уплотвительных узлах.

В схеме подобного комбинированного уплотнеаия валика насоса, представленного ыа рис. 354, в качестве первой ступени применено винтовое уплотнение, выполняемое в вьще многозаходного винта, нарезанного на валу насоса, и в качестве второй ступени — резиновая манжета (см. стр. 6х7). Направление нареаки должно быть таким,' чтобы при данном направлении вращения вала жидкость возвращалась (отбрасывалась) в уплотняемую полость.

Металлические поршневые кольца. Наиболее простыми и долговечными из применяемых уплотнений в агрегатах с прямолинейным движением являются уплотнения разреэными поршневыми металлическими кольцами (рис. 355, а — в). Схема действия такого уплотнения показана на рис. 356. Кольцо из ~дрвлцж положенвя, представленного на рис. 356, а, под действием давления жидкости устанавливается в одно из рабочих положений (рис. 356, б и в). Уплотняющий контакт кольца с поверхностью (зеркалом) цилиндра создается пружинящим действием (упругостью) кольца, развива|ощимся в процессе обжатия при монтаже, а также давлением жидкости на внутреннюю (нижню|о) поверхность (со стороны канавки) кольца и в осевом направлении — давлением жидкости на боковую поверхность.

Этн уплотнения пригодны для работы прв относительно высоких давлениях и в широком диапазоне температур, а также в прочих неблагоприятных условиях, в'которых иные типы уплотнений непри- ф ф в1 менимЫ. Они применяются рнс. ЗЗЗ. Схемы уплотнений с помощью для уплотнения раалич- разрсэпых поршневых колец ных рабочих сред, в том числе сжиженных газов при температурах от ИОО до — 186'С.

Кольца применяются для уплотнения гак поршней, так и штоков, причем в последнем случае они рассчитываются на пруя~инепне внутрь (рис. 355, б). К недостаткам этих колец относятся более жесткие, чем для колец из эластичных материалов, допуски на изготовление сопрягаемых деталей, а также чувствительность к нарушениям качества и точности обработки. Кроме того, эти уплотнения ке обеспечивают полной герметизации. Наиболее широко эти кольца применяются для уплотнения поршней силовых цилиндров. В уплотнительном узле применяется одно или несколько колец (рис. 355, е), однако герметизация осуществляется в основном первым, со стороны давления, кольцом.

Опыт показывает, что второе уплотнительное кольцо со ступенчатым замком снижает утечки примерно на 15%. Однако при применении нескольких колец удлиняется межремонтный срок уплотнительного узла, так как по мере износа первого со стороны давления, а следовательно, более нагруженного кольца в работу вступают последующие кольца. На основании опыта можно рекомендовать при давлении жидкости 200 †2 иГ!сма и для диаметров цилиндров до 75 мм два лр=рг Рг дг Н Рис. 366.

Схемы, иллюстрирующие принцип действия уплотнения поршневого типа поршневых кольца и для диаметров до 150 мм — три кольца; при невысоких давлениях (до 100 иГ!сма) обычно применяют одно кли два кольца. Опыты показывают, что при качественном изготовлении указанные кольца (2 — 3 кольца в уплотнении) обеспечивают практически полную герметичность при давлении 210 кГ(сма и температурах до 200 — 250' С; в отдельных же случаях их успешно можно применять при давлениях до 500 — 700 иГ!сма и скорости поршня до 300 м(мин и выше. Если диаметр цилиндра равен диаметру кольца при обнгатик, при котором обрабатывалась внешняя поверхность, такое кольцо обеспечивает достаточно равномерное радиальное давление по периферии и хорошую плотность контакта с цилиндром. Однако, если кольцо установлено в цилиндр, диаметр которого отличается от указанного номинала, равномерность распределения радиального давления нарушится и кольцо в некоторых точках может потерять контакт с цилиндром, Это наблюдается также и при нарушении цилиндричности зеркала цилиндра.

Допуски на изготовление цилиндров, принятые в ряде отраслей машиностроения, приведены в табл. 18. 686 Доиусии иа изготовление цвлиидров Таблица <8 Рис. Збт. Схемы стыков (замков) раарееных поршневых колец Кольца изготовляют из материала, обладающего упругостью и антифрикционными свойствами (серого чугуна, бронзы, текстолита, графита и металлографитовой массы). Наиболее широко рас- пространены кольца из серого чугуна; твер- 1~ дость этих колец после термической обработки составляет Н)>В 98 — >06.

Применяют прямой (рис. 357, а), косой (рис. 357, б) и ступенчатый (рис. 357, в) стыки (замки). Прямой стык применяют при Щ средних давлениях (до 50 иГ(си<'), косой (угол 60') прн средних давлениях (от 50 до 150 — 200 кГ!сме) и ступенчатый — при более высоких давлениях. Благодаря тому, что в ступенчатом замке (рис. 357, и) стыкующиеся ступенчатые концы кольца перекрывают друг друга, уменьшается стыковой забр «>о зор и соответственно повышается герметичб) ность соединения.

Часто одну из сопряженных поверхностей в замке выполняют плоской (параллельной торцовой поверхности), а вто- Ю) 1о рую — выпуклой (рис. 357, г), поэтому по- вышается удельное давление в стыке кольца с под нагрузкой, способствующее повышению герметичности. з) Кольца со ступенчатым замком практически можно применять при диаметрах поршня не менее 35 мм. При меньших диаметрах поршня кольца с этим стыком не применяют из-за трудности монтажа. Величина стыкового зазора > + уе кольца (рис.

357, а) в свободном его состоянии и величина у, йа которую этот зазор уменьшится при монтаже поршня с кольцом в цилиндр, определяют напряжение кольца в си<атом полол<енин и при надевании его на поршень. Для практических расчетов мох<но пользоваться вели- Таблица 19 Размеры (и мм) канавик под кольца Ширина ввворв в вамнв Ширина ваворв в воино о йв ьи й1Л ~и „Ф ий и 0,05 — 0,3 0,05 — 0,3 0,07 — О,З 0,07 — 0,3 0,07 — 0,3 0,1 — 0,3 0,1 — 0,3 0,1 — О,З 0,12 — 0,5 0,12 — 0,5 0,12 — 0,5 0,12 — 0,5 0,12 — 0,5 0,12 — 0,5 0,12 — 0,5 0,12 — 0,5 0,12 — 0,5 2,7 3,9 4,7 Ы 6,4 7,2 8,1 8,9 9,7 275 300 325 350 375 400 450 500 20,5 11,2 12,0 12,7 13,4 14,5 15,5 17,8 50 75 100 125 150 175 200 225 250. 2,8 3,2 4',8 4,8 6,4 6,4 7,7 7,7 9,5 9,5 11,2 11,2 12,7 12,7 12,7 15,8 15,8 В табл.

19 приведены рекомендуемые размеры (в мм) канавки под кольца и ширины зазора в замке. При выборе значения ширины кольца обычно пользуются практической зависимостью Ь ( (0,75 †: 1)1. Необходимо обеспечить плоскостность торцовых поверхностей колец и канавок поршня и строгую их перпендикулярность к оси поршня (или другой детали, на которой выполнена канавка). Чистота обработки контактных поверхностей канавки под металлическое кольцо должна соответствовать р 9-10. Боковой зазор между кольцом и стенками канавки следуел выбирать не более 0,02-0,03 льи для диаметров цилиндра до 100 льи и 0,03 — 0,05 льи для диаметров больше 100 мм. Шейка проточки в поршне под кольцо должна быть меньше'на 0,20 — 0,25 льи внутреннего диаметра сжатого кольца, помещенного в цилиндре.