Надежность описанных уплотнений возрастает, если уплотняющие эле­менты расположить не внутри соединения, как показано на рис. 23,1-12, где они подвержены действию высокого давления, а снаружи, куда давление доходит только при прорыве уплотняемой жидкости или газов через витки резьбы, и то значительно ослабленным в результате дросселирования в витках резьбы. На рис. 23, изображены такие конструкции с уплотнением прокладками (рис. 23,13,14), конусами (рис. 23, 15), кольцевыми шипами (рис. 23, 16), пружинными кольцами (рис. 23, 17), резьбой со сбегом (рис.23, 18).

В конструкциях на рис. 23, 19-22 уплотнение достигается обжа­тием крайних витков охватывающей детали коническими кольцами и гайками. В конструкциях на рис. 23, 23, 24 обжатие осуществляется напрессовкой бандажей на охватывающую деталь. Иногда обжатие осуществляют затяжкой охватывающей детали хомутом.

5. УПЛОТНЕНИЕ НЕКОТОРЫХ ЖИДКОСТНЫХ СТЫКОВ

5.1. Уплотнение цилиндрических стыков

На рис. 24 показаны способы уплотнения цилиндрических стыков, подверженных давлению жидкости (случай «мокрых» гильз поршневых двигателей внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением).

Простейший вид уплотнения — установка резинового кольца круглого сечения в канавке гильзы (рис. 24,7). В свободном состоянии кольцо выступает над поверхностью гильзы, при введении гильзы в охлаждающую рубашку кольцо сжимается и уплотняет стык гильзы и рубашки. Для уве­личения надежности уплотнения устанавливают последовательно несколько колец (рис. 24, 1).

Улучшенная конструкция этого уплотнения показана па рис. 24,3. Здесь канавки выполнены со скосом, направленным в сторону, противо­положную действию давления жидкости. Под давлением жидкости кольца постоянно вытесняются в суживающуюся часть канавок и прижимаются к уплотняемым поверхностям с силой, пропорциональной давлению. Между кольцами расположена выточка, сообщающаяся дренажным отверстием с атмосферой. В случае прорыва через первое кольцо жидкость стекает через дренажные отверстия наружу; второе кольцо, разгруженное в данном случае от давления, предупреждает дальнейшее просачивание жидкости.

Для увеличения надежности на рабочей стороне уплотнения устанавливают несколько колец (рис. 24, 4). Другие формы канавок и колец покозаны на рис. 24, 5. Во всех случаях необходимо, чтобы сечение канавки ныло больше сечения кольца, иначе резина, будучи практически несжимае­мым материалом (не смешивать сжимаемость с упругой деформацией, связанной с изменением формы сечения), может развить значительные ра­диальные силы и вызвать «корсетную» деформацию гильзы на участке расположения колец.

Для обеспечения плотного прижатия колец к стенкам рубашки, с тыльной стороны колец устанавливают волнистые двухвитковые кольцевые пружины (рис. 24, 6).

Иногда уплотнение подвергают осевой затяжке. Особенно просто это осуществляется в

случае, когда рубашка отъемная (рис. 24, 7, 8). Суммарную высоту элементов уплотнения в данном случае делают несколько больше высоты канавки на величину a; при стягивании зазор a выбирается, и в уплотнении возникает осевой натяг.

При неразъемных рубашках осевую затяжку осуществляют гайкой, ввер­тываемой в рубашку (рис. 24, 9) или навертываемой на гильзу (рис. 24, 10).

Во избежание перетяжки уплотняющих колец и для поддержания постоянства натяга в эксплуатации в соединение вводят упругие элементы в виде конических пружинных колец (рис. 24, 11) или гофрированных кольцевых пружин круглого сечения (рис. 24, 12).

5.2. Уплотнение плоских стыков

В машиностроении нередко необходимо уплотнять стыки полостей, содержащих жидкости и сообщающихся между собой фигурными окнами или круглыми отверстиями. Их уплотняют листо­выми прокладками из упругих материалов. Стыки, подверженные воздей­ствию высоких давлений и температур (например, стыки блочных головок двигателей внутреннего сгорания с блоком охлаждающих рубашек) уплот­няют армированными прокладками из асбеста.

Применяют два основных вида прокладок: с внутренней арматурой и с наружной. Прокладки первого типа состоят из асбеста, пропитанного термостойким связующим составом, напрессованного на арматуру из мед­ной или латунной проволочной сетки, придающей прокладкам необходимую прочность и жесткость. Прокладки второго типа состоят из асбестовой композиции, заключенной в оболочку из тонколистовой красной меди или пластичного железа (типа железа Армко). Наружные края прокладки, а также кромки всех окон и отверстий окантовывают накладками из того же материала (рис. 25).

6. УПЛОТНЕНИЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Цилиндрические соединения, собираемые на посадках с натягом, как правило, не нуждаются в уплотнении; натяг сам по себе надежно уплотняет соединение даже при значительном перепаде давления. Подлежат уплотнению соединения, собранные на центрирующих посадках и на посадках с зазором и подверженные действию давления или

р аботающие под напором столба жидкости. Например, в соединениях поршней со штоками уплотнения достигают или установкой торцовых прокладок (рис. 26,1,2), или установкой колец из упругого материала на цилиндрических поверхностях соединения (рис. 26, 3). При уплот­нении вертикальных валов во избежание просачивания наружу масла из уплотняемой полости через зазор между валом и втулкой, втягивающей шарикоподшипник, распорную втулку уплотняют торцовыми прокладками (рис. 27,1,2) или кольцами из упругого материала, установленными на цилиндрической поверхности вала на участке сопряжения вала со втулкой (рис. 27,3). Кольцами уплотняют другие части соединения, когда нет возможности применить торцовые прокладки.

На рис. 28 показано уплотнение резиновыми кольцами гильзы под­шипников качения на участке подвода смазки.

7. УПЛОТНЕНИЕ ЛЕГКОСЪЕМНЫХ КРЫШЕК

Уплотнение легкосъемных крышек, например крышек смотровых люков, откидных дверок, устанавливаемых на петлях, шарнирах и т. д., имеет некоторые особенности. Сила прижатия в этом случае обычно невелика; затяжка (в особенности у откидных дверок) неравномерна. Такие крышки обычно уплотняют толстыми прокладками из мягких, легко сжимаемых материалов (мягкой резины, пластиков, пробки). Для удобства пользова­ния прокладку укрепляют на одной из соединяемых деталей вулканиза­цией, на клею или механическими способами.

Способы уплотнения легкосъемных крышек представлены на рис. 29. В конструкциях на рис. 29,1,2 уплотнение достигается толстой проклад­кой из мягкой резины, привулканизованной к крышке. В конструкции на рис. 29, 3, 4 прокладку крепят на корпусе. Для увеличения надежности уплотнения крышки снабжены гребешком, который у круглых дета­лей выполняют точением, а у фигурных литых крышек — литьем в кокиль. В конструкциях на рис. 29, 5 — 8 уплотнение осуществляется резиновым шнуром, заводимым в торцовые или боковые канавки.

На рис. 29, 9, 10 изображены штампованные крышки. В этом случае прокладки крепят в приварном ранте крышки. На рис. 29, 11, 12 пока­заны уплотнения повышенной упругости, состоящие из кольцевой полой резиновой трубки, наполненной воздухом под давлением.

8. РЕЗИНА КАК УПЛОТНЯЮЩИЙ МАТЕРИАЛ

8.1. Виды резин и их физические свойства

Для уплотнения применяют почти всегда резину на основе синте­тических каучуков, обладающих в отличие от натуральных каучуков вы­сокой масло-, бензо- и керосиностойкостью, и значительно превосходящих натуральные каучуки по химической стойкости, свето- и температуростойкости.

Наиболее широко применяют хлоропреновые каучуки, натрий-бутадиено­вые каучуки, бутадиен-стирольные каучуки, бутадиен-ннтрильные каучуки. Для соединений, работающих при повышенных температурах, применяют силиконовые каучуки, выдерживающие температуру до 300°С.

Резина обладает прекрасными уплотняющими свойствами вследствие высокой эластичности, податливости и способности затекать в мельчайшие углубления и неровности уплотняемых поверхностей.

Как листовой прокладочный материал резину применяют редко, так как она легко выдавливается под действием усилия затяжки. Резину широко применяют для уплотнения в случаях, когда сила прижатия определяется упругостью самой резины (в виде шнуров, укладываемых в канавки и т. д.). Листовую резину применяют только в случаях, когда сила прижатия невелика, например для уплотнения тарельчатых клапанов, нагру­женных пружинами.

8.2. Армирование резины

Некоторые трудности вызывает крепление резины к уплотняющей, детали из-за свойства листовой резины легко образовывать складки. Способ, позволяющий устранить этот недостаток и вместе с тем обеспе­чивающий надежное крепление резинового листа, заключается в арми­ровании резины. Уплотняющие детали такого типа получают опрессовкой с обеих сторон металлического листа с расположенными в шахматном порядке отверстиями. Затекание резины в отверстия обеспечивает прочную связь резины с листом.

Для увеличения сцепления резины с металлом на поверхность металла наносят слой латуни толщиной в несколько сотых миллиметра. Метал­лический лист смазывают резиновым клеем, закладывают в резиновую смесь и подвергают одновременному прессованию и вулканизации при гемпературе 140—150°С и давлении 20—30 кгс/см². Таким способом получают жесткие уплотняющие блоки, обладающие всеми положительными свойствами резины.

Подобный кольцевой дисковой блок изображен на рис. 30. Блок притягивается к уплотняемой детали центральным болтом, упирающимся в выпущенные за пределы резинового кольца кромки металлического листа.

На рис. 31 показаны дисковые клапаны с резиновым уплотнением. Резину крепят к металлической поверхности вулканизацией или на клею (рис. 31,7). Для приклеивания резины к металлу применяют бутадиен–стирольные, неопреновые, силоксановые клеи и клеи на основе модифи­цированных эпоксидов.

8.3. Механические способы крепления прокладок

На рис. 31, 2 — 6 изображены механические способы крепления. Способ крепления металлической шайбой (рис. 31, 2) обладает тем недостатком, что края резинового диска при затяжке могут отходить от металла. В конструкции на рис. 31,3 этот недостаток устранен заправкой краев резинового диска в наклонный паз. На рис. 31, 4 изображен способ крепления по схеме рис. 30. В конструкции на рис. 31, 5 резиновое кольцо вводят в паз типа «ласточкин хвост». В конструкции на рис. 335, 6 кольцо устанавливают с натягом в открытую канавку на периферии клапана.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Проектирование деталей из пластмасс. Справочник. Альшиц И.Я. и др. М., Машиностроение, 1969

2. Орлов П.И. Основы конструирования. В 3-х книгах. М.,

Машиностроение, 1977

1. Спришевский А.И. Подшипники качения. М., Машиностроение,

1969-632 стр.