Башта Т.М. - Гидропривод и гидропневмоавтоматика (1067398), страница 62
Текст из файла (страница 62)
207, а). В практике размеры манжеты выбирают с таким расчетом, чтобы при монтаже ее на вал внутренний диаметр уплотняющих губ был увеличен на 5 — 8еха. Для обеспечения надежного контакта кольца с валом применяют дополнительное прижатие манжеты, которое осуществляется с помощью спиральной (браслетной) пружины 3 (см. рис, 206, а и б).
Внутренний диаметр кольца пружины в свободном состоянии обычно примерно на 2 хнм меньше рабочего диаметра канавки на манжете под пружину, равного диаметру д, вала плюс удвоенная толщина манжеты. При расчетах исходят из того, чтобы при минимальном диаметре и',,„вала, максимальной толщине манжеты и максимальном внутреннем диаметре с(а ,„ кольца пружины было обеспечено растяжение пружины не менее чем на 1 мм на диаметре: ~(в еиа + 2змах ~(о мах ~ ~1. При радиальном биении уилотняемого вала гсрметич. ность уплотнения неизбежно а) э) нарушается.
Это обусловлено тем, что для сохранения плотности контакта манжеты с валом необходимо обеспечить непрерывное сопряжение кромки манжеты с поверхностью вала при его вращении. Из схемы, приведенной на рис. 207, б, видно, что при эксцентричном расположении оси вращения вала относительно геометрической его оси вал совершает круговращательное движение с амплитудой, равной эксцентрицитету е. При этом точки соприкосновения кромки манжеты с валом совершают в результате эксцентричности оси вращения вала движение по овальной (эллиптической) траектории. Если кромка манжеты не успевает в результате действия сил инерции и трения, а также недостаточной упругости уплотнительного элемента следовать («следить») за поверхностью вала, то между нею и валом образуется зазор и, мгновенное положение которого будет меняться за каждый оборот вала на 360'.
Возможность образования такого зазора и его размер определяются эксцентрицитетом е и особенно частотой вращения вала. Уплотнении кольцами круглого сечении. Для уплотнения вращающихся валов могут быть применены также кольца круглого сечения, однако при установке этих колец по обычной схеме (под прямым углом к оси вращения вала) они могут применяться лишь при небольших окружных скоростях (до 2,5 м(сек) и радиальном сжатии кольца ш не более 5 — баха. Зти ограничения обусловлены тем, что на контактной поверхности этих колец развиваются недопустимо высокие температуры, вызывающие быстрый выход уплотнения из строя. Снизить трение и облегчить условия работы можно установкой колец под некоторым углом (рис. 208) к плоскости, перпендикулярной к оси вала, благодаря чему значительно улучшаются смазка трущихся поверхностей и условия отвода от них теплоты. Смазка в этом случае поступает в зону контакта принудительно и при каждом обороте вала обновляется.
Кроме того, при наклонном расположении кольца зона трения не ограничена узкой полоской контакта, а как бы размазывается кольцом в его относительном движении, в результате кольцо охватывает более широкий участок поверхности 244 Рис. 207. Схема установки манжеты на иал 1ращающегося вала, благодаря чему значительно улучшается отвод теплоты гг поверхности трения. Уплотнения торцового типа. В связи с повышением требований к уплот~епиям вращающихся валов (работа при высоких давлениях и оборотах вала ~ри высоких температурах) возникла необходимость в изыскании новых хем, отвечающих этим условиям.
Наиболее полно этим требованиям отвечают уплотнения торцового типа рис. 209), в которых движущаяся уплотняющая поверхность контактирует . внешней поверхностью вала в плоскости, перпендикулярной к оси вала. Зти уплотнения обеспечивают высокуго, практически юлную герметичность н большой срок службы, 1 также отличаются относительно малыми потерями 1ощности на трение.
Уплотнения могут применять- ! :я прн окружных скоростях уплотняемого узла до )О ж1сек и давлениях уплотняемой среды до 400 кГ1сме. Торцовое уплотнение (рис. 209) состоит из прукины 1, уплотнительного кольца 2, изготовленного l 1 ~з мягкого антифрикционного материала, и контакирующего с ним по торцу металлического опорюго кольца (буксы) 4 высокой твердости. Уплот~нтельное кольцо герметично соединяется либо : вращающимся валом, либо с неподвижным кор|усом.
Опорное кольцо в первом случае размещает.я в корпусе и во втором — на вращающемся ~алу. При этом одно из колец должно свободно ~еремещаться вдоль оси. Благодаря этому оно пружиной 1 может быть грижато ко второму кольцу. С помощью пружины создается предварительюе контактное давление на поверхностях колец, достаточное для предотвращения утечек жидкости при нулевом или близких к нему давлениях рабочей среды. По мере увеличения давления к усилию пружины 1 добав- б) Рис. 209. Схема торцового уплотнения Рис. 2! О. Схемы торцовых уплотнений с сильфонами ~яется усилие неуравновешенного давления жидкости в камере со стороны ~ружины, благодаря чему контактное давление (удельная нагрузка) сколь- ,яшей пары будет повышаться пропорционально увеличению этого давления.
Уплотнение радиальной щели между подвижным элементом (кольцом) 2 ~ корпусом осуществляется круглым резиновым кольцом 3 (рис. 209) или ~ными уплотннтельными кольцами и манжетами, а также сильфонами 'рнс. 210, а н б). Надежность работы рассматриваемых уплотняющих устройств в первую >чередь зависит при всех прочих равных условиях от правильного соотнопения площади контактной поверхности колец г" и площади 1,,на которую ~ействует давление жидкости, нагружающее подвижный элемент (кольцо) 245 уплотнения, а также частично от усилия пружины, первоначально иагружающей этот элемент.
Для снижения контактного давления площадь (!(1 1" 2) ! на которую действует давление жидкости, прижимающее подвижное кольцо к неподвижному, выбирается меньше площади 4 (1 3)! на которой происходит контакт пары (см. рис. 209). Правильным подбором отношения й= ~,, которое называется коэффициентом уравновешивания уплотнения, можно получить контактное давление колец значительно ниже давления рабочей среды. Допуская, что непосредственный контакт поверхностей скользящей пары отсутствует (действующие силы уравновешены) и течение жидкости в зазоре подчиняется гидродинамическому закону, условие равновесия осевых сил приложенных к подвижному в осевом направлении элементу 2, будет иметь вид Р„Р=ЛР~ Т вЂ” Р =0, (69) где р, — среднее давление жидкости в зазоре между прилегающими поверхностями колец; " ("! ~з) Р = — площадь прилегающих поверхностей; 4 Лр = р, — р, — перепад давления между уплотняемой средой и полостью низкого давления (при условии, что полость низкого давления соединена с атмосферой, Ьр = р,); .(<- ",-) — площадь, на которую действует давление жидкости, 4 прижимающее подвижный элемент пары к неподвижному; Т вЂ” сила трения подвижного элемента; Є— усилие затяжки пружины.
Ввиду того что в правильно сконструированном уплотнении сумма Т + + Р„, обычно не превышает 5 — 8% осевого усилия давления жидкости, действующего на подвижный элемент, в расчетах ею обычно пренебрегают. При этом допущении уравнение (69) примет вид Р! ( 1 2) Рсо=Р1 Р =- „2,Р ! — 2 РсП ~1 ~2 Допуская далее, что распределение давления жидкости в зазоре и радиальном направлении по ширине 41 — Ла 2 246 уплотняющей поверхности (пояска) будет линейным, что будет справедливо при условии параллельности поверхностей, образующих зазор, можно принять Р»р В соответствии с этим равновесие сил давления жидкости на уплотнительное кольцо с учетом указанного расклинивающего действия жидкости при линейном распределении давления в зазоре наступит при условии д', — д» й= — =, =05, » Я "» где й — коэффициент уравновешивания (разгрузки).
При этом коэффициенте й уравновешивания плотность контакта, требуемая для сохранения герметичности, достигается лишь действием усилия натяжения пружины 1. Поскольку распределение давления в зазоре по радиусу может быть нелинейным, коэффициент уравновешивания обычно выбирают А = 0,6, так как в противном случае усилие давления жидкости в зазоре может превысить усилие прижатия колец и уплотнение «раскроется». При принятом условии й ) 0,5 появится избыточная сила, прижимающая подвижное кольцо к неподвижному.
Герметичность торцового уплотнения больше, чем иных уплотнений, зависит от точности изготовления и качества скользящих поверхностей. Наиболее важное значение, и в особенности при высоких скоростях скольжения, имеет соблюдение перпендикулярности герметнзирующей плоскости к оси вращения вала. Допустимое торцовое биение зависит от скорости, что .
обусловлено тем, что если при малых оборотах подвижное в осевом направлении кольцо может полностью или частично компенсировать некоторые нарушения перпендикулярности поверхностей контакта к оси вращения, то при больших частотах вращения в минуту эта компенсация из-за действия сил инерции станет невозможной, н кольцо в результате образовавшегося клиновидного зазора потеряет плотность контакта, т. е.
при некотором торцовом биении ориентирующееся кольцо как бы «подпрыгивает», сохраняя контакт с опорным кольцом не по всей поверхности, а лишь в одной точке. Большое влияние на герметичность уплотнения оказывает плоскостность контактирующих (рабочих) поверхностей колец, отклонение от которой как при изготовлении, так и в эксплуатации не должно превышать ! — 0,5 л«км па радиусе 50 м»ь Наиболее рациональной является чистота обработки рабочих поверхностей уплотнительных колец по требованиям ~у 10. Приведенные выше требования минимальности торцового биения и параллельности рабочих поверхностей частично могут быть снижены прн применении уплотнений со сферическими (см. рнс. 210, б) кольцами. Для изготовления деталей торцового уплотнения используют материалы, применяемые в подшипниках и подпятниках скольжения.
В частности, распространена пара из бронзового и чугунного уплотнительных колец и стального опорного кольца (буксы) с цементованной поверхностью. ОЧИСТКА (Ф ИЛЬТРАЦИ Я) РАБОЧЕИ ЖИДКОСТИ Г Л А В А У11 ТОНКОСТЬ ФИЛЬТРАЦИИ Материал фильтровальных элементов должен быть максимально проницаемым, однако способным задерживать возможно малые частицы механических включений. В соответствии с этим он должен иметь мельчайшую однородную сетку с максимальными площадью проходных ячеек (пор) и количеством их на единипу площади поверхности материала.