Башта Т.М. - Машиностроительная гидравлика, страница 122

рис. 386, а), которая нод действием давления прогибается и в результате поверхность контакта манжеты с валом увеличивается вплоть до касания его прогнутой ее наружной частью. Для уменьшения нагруаки на кромку манжеты, обусловленной давлением жидкости, при давлениях выше 2 кГ/сме под шейку // майжеты устанавливают опорную конусную шайбУ Ь (см. Рис. 388, б), с помощью кото- / 7 /,г рой уплотнительная кромка манжеты раз- // гружается от сил давления жидкости. Рабочее давление жидкости в этом случае может быть повышено до 10 кГ/сме, а в отдельных случаях до 40 — 50 кГ/см'.

Рис. 39С Схема уста- Срои службы. Манжетные уплотнения ва- ковки уплотивтельио. ликов насосов, в особенности насосов, рабо- к плоскости, перпеитающих в пыльных условиях, приходится „„ои' к заменять практически через каждые 800 ч вала работы. Однако срок слунебы уплотнений из резины при условии работы вне пыльных условий и если температура в месте контакта манжеты с валом не превышает 60' С над температурой окружающей среды, может составлять 1500 ч и выше. Стендовые испытания рассматриваемых уплотнений из кожи и резины длительностью — 300 ч, проведенные при окружной скорости рабочей части вала — 6,5 м/сек, перепаде давления 100 мм вод.

ст. и температуре ее 80' С, показали, что утечка масла не превышала 0,05 сме/ч. Герметизация с помощью колец круглого сечения. Для уплотнения вращательных соединений применяются также реаиновые кольца круглого сечения. Однако опыт показывает, что при установке этих колец по обычной схеме (под прямым углом к оси вращения вала) они могут применяться лишь при небольших окружных скоростях (до 0,5 м/сек) и небольшом радиальном сжатии кольца (см. выражение (493)), которое в этом случае не должно быть болев 5 — 6% от поперечного его сечения. При более высоких аначениях этих параметров на контактной поверхности развиваются высокие температуры, вызывающие старение резины и быстрый выход уплотнения из строя. О йу (О 45 20 м~еен Онружнал снсрсапь дана Рис.

392. Зависимость перепада температуры в уплотвктельком узле от окружной скорости вала где В, — диаметр вала. Эта утечка обусловлена переносом уплотняемой поверхности вала жидкости в виде тонкой пленки, которая, снимаясь (сгре- Сниаить трение и облегчить условия работы можно установкой колец под некоторым углом (рис. 39$) к плоскости, перпендикулярной к оси вала, в результате чего значительно улучшаются смазка скользящих поверхностей и условия отвода от иих тепла. Смаака в этом случае поступает в вону контакта принудительно и при каждом обороте вала обновляется, вследствие чего снижаются при всех прочих равных условиях трение и температура в зоне контакта. Испытания показали, что при установке кольца (3,6 х Х 23 лш) под углом а = 3' коэффициент трения снижается примерно в 2 раза по сравнению с обычной установкой кольца в пло- скости, перпендикулярной к оси деньке лт Оетонм В"1е вала.

Кроме того, при наклонном 55 о~Ю расположении кольца зона трения ройс „,це , не ограничена узкой полоской ~Ф контакта, как при а = О, в результате кольцо охватывает более широкий участок поверхности вращающегося вала, благодаря чему ~2О .ф значительно улучшается отвод тепла от поверхности трения. И Кольца круглого сечения допус- ВУО кают более высокие, чем манжетвые уплотнения, давления жидкости, а 5 ° 6 также допускают применение,одного кольца при изменении направления действия жидкости. Эти кольца пригодны для работы (при окружной скорости 04 — 0,15 м/сск) при давлении до т00 кГ)сме. Потери на трение и соответственно температура рабочей кромки кольца уменьшаются с увеличйнием угла а его наклона.

Снижение при увеличении угла а трения и механических потерь энергии обусловлено улучшением условий смазки. На рис. 392 представлены кривые перепада температуры в зоне контакта кольца с валом и масла в корпусе в зависимости от окружной скорости вала и угла наклона кольца. Повышение угла а кольца ограничено тем, что при достижении определенной величины наклона ухудшается герметичность уплотнения, а также усложняется изготовление уплотннтельного узла.

Утечка в этом случае появляется, когда линейная величина наклона становится больше ширины полоски 1 контакта кольца с валом: и' Фйсс)Р, баясь) уплотнительным кольцом на стороне низкого давления, образует с течением времени «утечку». Ввиду этого значение угла а для валов (е14 — 25 мм) насосов рекомендуется выбирать равным 3,5 — 4'. Перепад температур на кромке уплотнительного кольца и жидкости можно принимать при расчетах колец (установленных под этим углом) равным 25' С (см. рис. 392). Рассматриваемые кольца рекомендуется применять при окружных скоростях вала до 2,5 м/сек и давлениях жидкости до 5 кГ/см'.

При этом радиальное сжатие колец должно составлять 9 — 11%. При окружной скорости 0,5 м/сек давление может быть повышено до 50 кГ/см'. Согласно иностранным данным эти кольца применяются в насосах при числах оборотов уплотняемого вала до 9000 в минуту. Раамеры уплотнительного кольца и канавки для раамещения последнего должны быть подобраны такими, чтобы была устранена возможность проворачивания кольца в канавке относительно оси вала, для чего момент силы трения кольца в канавке должен превышать момент силы трения его по вращающемуся валу.

Раамеры кольца и вала обычно подбираются так, чтобы кольцо надевалось на вал беа растяжения, т. е. внутренний диаметр кольца должен быть равен или несколько больше диаметра д, вала. Наружный же диаметр кольца в свободном состоянии должен быть на 5 — 8% больше диаметра с(„донышка канавки. При таких соотношениях размеров, обусловливающих деформацию кольца без растяжения, контакт его с валом определится только окружным и поперечным сжатием кольца. При окружном сжатии кольца улучшается также его контакт с валом и изменяется форма поперечного сечения, которая приближается к овальной, благодаря чему увеличивается ширина полоски, по которой кольцо контактирует с валом.

Чистота обработки поверхности вала должна быть не ниже «т 9 — 10; овальность вала не более 0,01 мм; радиальное биение вала не болев 0,05 и осевое биение не более 0,3 — 0,5 мм. Рассматриваемые кольца обеспечивают высокую (практически полную) герметичность уплотнения и длительный срок службы. Герметичность уплотнения за время испытаний колец (раамер колец 3,6 х 23 мм; угол наклона а = 3,5 †: 4', радиальное сжатие (10 —: 13)% с); окружная скорость вала 2 м/сек; жидкость АМГ-10; давление 5 кГ/см»; температура жидкости 70 — 80' С) длительностью 600 ч почти не нарушилась (утечка жидкости не превышала 0,2 см»/ч). УПЛОТНЕНИЯ ТОРЦОВОГО ТИПА При повышенных требованиях к уплотнениям вращательных соединений в части пригодности их для работы при высоких давлениях и оборотах вала в сочетании с высокими темцеватурами применяют уплотнения торцового типа ~рис.

393, а), в которых движущаяся уплотняющая поверхность контактирует с внешней поверхностью вала в плоскости, перпендикулярной к оси вала. Этн уплотнения отличаются простотой — уплотняющие поверхности торцового уплотнения имеют самую простую геометрическую форму — плоскость. Уплотнения торцового типа обеспечивают высокую, практически полную герметичность и долговечны, а также обладают относительно малыми потерями мощности на трение, которые составляют 0,2 — 0,5 потерь мощности в манжетных готь ьл Рис. 393. Схемы алемевтов торцового увлотиеиил уплотнениях; при соответствующем подборе материалов скользящей пары подобные уплотнения длительное время могут работать беа смааки, а также в любых рабочих средах. Уплотнения можно применять при окружных скоростях уплотняемого уала до 60 ль/сек (соответствует $5 000 об/мин) и давлениях среды до 400 кГ/смт.

Предельные скорости скольжения в основном ограничены воздействием развивающихся при атом температур на неметаллические уплотнительные элементы невращающегося кольца. При применении в качестве уплотнительного соединения металлических сильфонов скорости скольжения могут быть повышены, согласно зарубежным литературным данным, до 100 м/тек. Температурный диапааон для етого уплотнения составляет в аависимостн от применяемых материалов и жидкостей от — 15' С до+450' Си выше.

По данным аарубежной печати эти уплотнения работают в гидросистемах управляемых снарядов при 540' С. На рис. 393, а показана схема типового торцового уплотнения, которое состоит из нагруженного пружиной 1 уплотнительного кольца 3, изготовленного из мягкого антифрикционного материала, и контактирующего с ним по торцу металлического опорного кольца (буксы) 4 с высокой твердостью. Уплотнительное кольцо крепится либо к вращающемуся валу, либо соединяется с неподвижным корпусом, а опорное в первом случае крепится в корпусе и во втором — на вращающемся валу. При этом одно из колец должно иметь свободу перемещения вдоль оси, благодаря которой оно с помощью пружины 1 может быть прижато ко второму кольцу.