27

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ГЕОДЕЗИИ И КАРТОГРАФИИ

ПО ДЕТАЛЯМ ПРИБОРОВ И ОСНОВАМ КОНСТРУИРОВАНИЯ

НА ТЕМУ: «УПЛОТНЕНИЕ НЕПОДВИЖНЫХ СОЕДИНЕНИЙ»

ВЫПОЛНИЛ: студент 3-его курса

факультета оптического приборостроения

МОЛОТКОВ Л.Е.

ПРОВЕРИЛ:

ВАРФОЛОМЕЕВ Д.И.

МОСКВА 2001

СОДЕРЖАНИЕ

Введение___________________________________________________________3

1. Листовые прокладки______________________________________________3

1.1. Прокладочный материал. Виды прокладок_______________________3

1.1.1. Уплотняющие составы______________________________________3

1.1.2. Прокладки из мягких материалов____________________________4

1.1.3. Армированные прокладки___________________________________4

1.2. Установка листовых прокладок_________________________________5

2. Уплотнение жёстких стыков______________________________________ 6

2.1. Задача уплотнения_____________________________________________6

2.2. Способы уплотнения___________________________________________6

2.3. Уплотнение круглых отверстий и каналов_______________________11

3. Уплотнение фланцев_____________________________________________11

4. Уплотнение резьбовых соединений________________________________12

4.1. Способы уплотнений резьбовых соединений_____________________12

4.2. Уплотнение ввёртных деталей_________________________________12

4.2.1. Уплотнение ввёртных деталей без прокладок_________________14

4.3. Глухие резьбовые соединения_________________________________ 15

5. Уплотнение некоторых жидкостных стыков_______________________17

5.1. Уплотнение цилиндрических стыков___________________________17

5.2. Уплотнение плоских стыков___________________________________18

6. Уплотнение цилиндрических поверхностей_________________________18

7. Уплотнение легкосъёмных крышек________________________________19

8. Резина как уплотняющий материал_______________________________ 20

8.1. Виды резин и их физические свойства __________________________20

8.2. Армирование резины_________________________________________ 21

8.3. Механические способы крепления резиновых прокладок_________ 22

Список использованной литературы__________________________________23

Отчёт содержит 24 страницы, 31 рисунок, 3 источника.

Ключевые слова: маслосодержащая полость, прессшпан, паронит, графит чешуйчатый, касторовое масло, ввёртный штуцер, термостойкие мази, герметики, стыки типа «металл по металлу», притирка, шлифпорошок, шабрение, утопленные упругие прокладки, периферия стыка, упругие механические кольца, «холодные» стыки, высота кольцевого пространства, острые кольцевые гребешки, глухие резьбовые соединения.

ВВЕДЕНИЕ

Объектом исследования данного отсчёта является уплотнение неподвижных соединений.

Целью работы автор поставил ознакомление начинающего конструктора с разновидностями областей применения уполотнений для неподвижных соединений.

Поставленный вопрос исследуется путём доработки и сбора информации от нескольких

источников, в которых приводится данная тема.

Основная область, где применяется собранная в данном отчёте информация, является точное приборостроение.

1. ЛИСТОВЫЕ ПРОКЛАДКИ

Для обеспечения герметичности плоские стыки чаще всего уплотняют листовыми прокладками из упругого материала. Как правило, на прокладках ставят крышки маслосодержащих резервуаров, работающих под давлением или вакуумом, фланцы трубопроводов и т. д. На мягких прокладках собирают также части корпусов механических передач (в тех слу­чаях, когда нет необходимости выдерживать точное взаимное расположе­ние частей).

1.1. Прокладочный материал. Виды прокладок

Прокладочный материал выбирают в зависимости от условий работы, величины давления, температурного режима и т. д. Для уплотнения сое­динений общего назначения, например крышек маслосодержащих полостей, чаще всего применяют прокладочную бумагу толщиной 0,05—0,15 мм, ка­бельную бумагу (бумагу, пропитанную бакелитом или другими синтети­ческими смолами), прокладочный картон толщиной 0,5—1,5 мм, прессшпан и т. д. Наилучшими свойствами обладают прокладки из синтетических материалов типа полихлорвинила и политрифторэтилена.

1.1.1.Уплотняющие составы

Для соединений, работающих при высоких температурах, применяют прокладочные материалы с асбестом (асбестовую бумагу, асбестовый картон и т. д.). Паропроводы

уплотняют чаще всего паронитом, представля­ющим собой композицию асбеста с натуральной или синтетической резиной. Паронит выдерживает температуру до 450°С. При высоких темпе­ратурах применяют также листовые прокладки из пластичных металлов — листового свинца, алюминиевой и медной фольги и т. д. Такие прокладки - требуют повышенного усилия затяжки.

В случаях, когда наряду с уплотнением требуется еще регулирование расстояния между стыкуемыми деталями, применяют ш и м ы — набор прокладок из тонкой (0,05 мм) латунной или медной фольги (например, для регулирования натяга и одновременного уплотнения в парных уста­новках конических или радиально-упорных подшипниках качения).

Для увеличения надежности уплотнения прокладки смазывают уплотняющими составами. Бумажные и картонные прокладки ставят на вареной олифе, шеллаке, бакелите-сырце, жидком стекле, сурике, белилах и т, д.

Хорошими герметизирующими свойствами обладает мазь следующего состава: шеллак 35%; спирт 55%; графит чешуйчатый 6%; касторовое масло 3%; краситель (охра) 1%.

Широко применяют также герметики — уплотняющие мази разнообраз­ной рецептуры, преимущественно на основе натуральной или синтетическое резины, с соответствующими растворителями. Для уплотнений, работа­ющих при высоких температурах, применяют термостойкие мази, напримег этилсиликат, силоксановые эмали и т. д.

1.1.2. Прокладки из мягких материалов

Прокладки из мягких материалов после однократного пользования под­лежат замене.

Редко разбираемые соединения уплотняют материалами, которые в сты­ках расплющиваются, а именно: хлопчатобумажной ниткой, проваренной в масле; резиновыми нитками и шнурами; просаленными асбестовыми шнурами; проволокой из свинца, алюминия или отожженной красной меди. Последние два способа применяют для соединений, работающих при высо­ких температурах.

Прокладки из мягких материалов применяют для соединений, стягива­емых болтами, шпильками и т. д., когда прокладка при затяжке подвер­гается только сжатию. Прокладки, испытывающие при затяжке сдвиг (на­пример, прокладки под ввертные штуцеры, пробки), изготовляют из более Прочных и жестких материалов, например из фибры, свинца и отожжённой красной меди.

1.1.3. Армированные прокладки

Применяют также армированные прокладки, состоящие из упругого ма­териала (резины, пластика, асбеста и т. д.), заключенного в оболочку из мягкого металла (меди, латуни).

Разновидности таких прокладок показаны на рис.1, 1-6

На рис. 2 показан пример применения армированной прокладки для уплотнения ввертного штуцера. Прокладки такого типа могут быть исполь­зованы многократно.

1.2. Установка листовых прокладок

Прокладки должны быть зафиксированы относи­тельно уплотняемых поверхностей и затянуты по всей поверхности.

Типичные ошибки установки прокладок представлены на рис. 3. В конструкции на рис. 3, 1, прокладка не зафиксирована в радиальном направ­лении и может быть сдвинута при установке и выдавлена при затяжке. Центрирование прокладки по стержню стяжного болта (рис. 3, 2) не дает эффекта, так как центрирование осуществляется вслепую после установки

прокладки и крышки; значительная часть прокладки находится навесу и не зажимается уплотняемыми поверхностями.

Правильная конструкция показана на рис. 3,3. Здесь прокладка центрируется на крышке буртиком, предохраняющим ее от выдавливания внутрь.

В соединениях, собираемых на шпильках (рис. 4,1), допустимо центрировать прокладку по стержням шпилек; при монтаже прокладка надевает­ся на шпильки и притягивается привертываемой деталью, например крыш­кой. В соединениях на ввертных болтах правильнее вводить центрирующий руртик (рис. 4,2); в данном случае прокладку укладывают на крышку, подравнивают по отверстиям в крышке и вместе с ней устанавливают на корпус.

Следует учитывать, что прокладки, особенно имеющие значительную толщину, при затяжке деформируются. Если придать прокладке размеры, соответствующие номинальным размерам уплотняемых поверхностей (рис. 5,1), то при затяжке прокладка выдавливается наружу, что портит внеш­ний вид соединения, и внутрь, что в случае трубопроводов и каналов может заметно сузить проходное сечение (рис. 5,2).

В таких случаях правильно делать наружный размер прокладки несколь­ко меньше (на 0,5 — 1 мм), а внутренний — несколько больше номинала (рис. 5,3) с таким расчетом, чтобы края прокладки после затяжки сов­падали с краями уплотняемых поверхностей.

Параметр Ra шероховатости должен быть не более 1,6 мкм (рис. 6), иначе добиться герметичности соединения трудно.

2. УПЛОТНЕНИЕ ЖЕСТКИХ СТЫКОВ

2.1. Задача уплотнения

Уплотнение прокладками из мягких материалов всегда сопряжено с большим или меньшим изменением расстояния между уплотняемыми деталями. В машиностроении нередко возникает задача уплотнения стыков типа «металл по металлу» с соблюдением точного взаимного расположения стыкуемых деталей. Таков, например, случай соединения частей корпусов, содержащих опоры скольжения или качения и т. д.

Задача уплотнения, таких жестких стыков решается несколькими спо­собами. Неразборные и редко разбираемые соединения уплотняют герме­тизирующими составами, например бакелитом, белилами, суриком, жид­ким стеклом и т. д.

2.2. Способы уплотнения

Промышленность выпускает широкий ассортимент герметиков, предназ­наченных для работы в разнообразных соединениях. К их числу от­носятся:

1. герметик У-З0М на основе тиоколового каучука; м'асло-, бензо- и во­достоек, отличается высокой газонепроницаемостью; диапазон рабочих тем­ператур от —50 до +130°С; адгезия к металлу высокая;

2) герметик ВТУР на основе тиокола с динзоцианатом; масло-, бензо- и водостоек, отличается высокой газонепроницаемостью, диапазон рабочих температур от —50 до +130°С; адгезия к металлу высокая;

3) герметик ВГХ-180 - фенолформальдегидная смола с натуральным ка­учуком; масло- и водостоек; диапазон рабочих температур от —50 до +130°С; высокая адгезия к металлу, под действием бензина и керосина набухает;

4) герметик 5Ф-13 — фторкаучук с эпоксидной смолой ЭД-б; бензо-, масло- и водостоек; диапазон рабочих температур от —50 до +200°С; адгезия к металлу невысокая;

5) герметики ВИКСИНТ У-1-18, ВМТ-1 на основе полисилоксанов; масло- и водостойки; теплостойкость до 300°С; в бензине и керосине набухает; адгезия к металлу невысокая.

Герметики выпускаются в виде паст и лаков. Их наносят на уплотняе­мые поверхности поливом, кистью или шпателем. Устойчивая, гермети­зирующая пленка образуется в среднем через пять-шесть суток.

Для соединений, работающих при особо высоких температурах, при­меняют силоксановые эмали (кремнийорганические пластикаты с порошко­образным металлическим наполнителем — Al, Zn), выдерживающие темпе­ратуру до 800°С.

При затяжке избыток герметизирующего состава выдавливается; на стыке остается тонкая пленка (толщиной в несколько микронов или сотых долей миллиметра), практически не влияющая на точность взаимного рас­положения соединяемых деталей. Соединения, собираемые на герметизирующих составах, с трудом под­даются разборке, особенно после работы вгорячую. В таких соединениях необходимо предусматривать съемные устройства.

Особо точные разъемные стыки типа «металл по металлу» уплотняют путем тонкой плоскостной обработки — притиркой или шабрением.

П р и т и р к е подвергают поверхности разъема, предварительно начисто обработанные строганием широкими резцами, тонким фрезерованием или шлифованием. Притирку производят на притирах-плитах из чугуна или специального стекла (пирекс) с точно обработанными плоскостями. Изде­лие прижимают к притиру, которому сообщают кругообразное движение небольшой амплитуды.

Притирку производят на различных притирочных материалах. Чаще всего применяют стеклянную пудру, порошки карборунда (карбид крем­ния), корунда (кристаллическая окись алюминия), карбида бора, алмазную пыль (для твердых металлов). В качестве смазки применяют машинное масло, керосин, жирные кислоты.