Башта Т.М. - Машиностроительная гидравлика (1067403), страница 117
Текст из файла (страница 117)
Эту ширину поверхности контакта круглого уплотнительного кольца можно рассчитать, если предварительная его деформация не превышает г5 — 20% его сечения в свободном состоянии, по формуле 1= 0,003с(п7, где И вЂ” диаметр поперечного сечения кольца (рис. 372, а); г — ь 7О = — — степень сжатия (предварительной деформации) сечения кольца; 6 — высота сечения кольца после сжатия (глубина канавки с учетом радиального аааора). Об .вцаб вас ий ~ 61 йь ей 67 '.ЯВОУ ж сэ О ье ф б Ч Х И И 7О Сжатие аааеиа ЯЮО а Окатие ааааиа Рис.
374. Кривые силы тревия круглого кольца и зависимости от поперечного сжатия (а) и кривые сжатия кольца э зависимости от его диаметра (б): кряаая т — яаамеяьшее ояатяе: арааая а — яаябольжее сжатие Основным критерием герметичности является величина контактного давления (напряжения) уплотнительного кольца, которое должно быть больше давления жидкости. Установлено, что среднее контактное давление уплотннтельного кольца с уплотняемой поверхностью практически не зависит при прочих равных условиях от диаметра его сечения, а следовательно, от последнего не зависят и герметизирующие качества колец.
Поэтому при выборе сечения колец исходят в основном нэ требования надежности и срока службы, а также иэ конструктивнопроиэводственных соображений. Ниже приведены принятые в практике соотношения диаметра с1 поперечного сечения кольца и внутреннего его диаметра й в льы: В ...... 3 — 10 10 — 18 18 — 36 36 †1 110 †?О б . . . . . . 1,6 2,6 3,4 3,2 6,6 Увеличение диаметра кольца несколько улучшает уплотняющие качества, а также увеличивает срок службы, однако прн этом увеличивается трение.
При уменьшении же диаметра кольца увеличивается износ, и оно становится чувствительным к механическим повреждениям. Ввиду этого минимальный диаметр сечения кольца выбирают не менее 2 лам. Исключение составляют кольца с очень малым внутренним диаметром (Р = 3 —: 5 мм). Максимальный диаметр сечения кольца д для диаметров окружности кольца Р порядка $00 — 300 льв обычно не превышает 6 — 7 мм. На рис. 374, б показана зависимость принятых величин: предварительного сжатия кольца Й от о — диаметра его поперечного сечения.
Применяются также канавки с наклонным (т0 — 15') основанием (рис. 372, д) в направлении действия давления жидкости. Поскольку кольцо под давлением жидкости заклинивается в сужающейся по глубине канавке, герметичность соединения повьппается. Максимальная глубина канавки Ь выбирается из условия обеспечения Ы вЂ” Ь предварительного обжатия кольца и = — „12О~; ширина ( = 2п', и величина г = 0,5д, где Ы вЂ” диаметр сечения кольца в свободном состоянии. Уплотнения с подобными канавками применяются в неподвижных соединениях. Трение и износ колец. Трение круглых колец при нулевом давлении жидкости обусловлено контактным давлением, вызванным предварительным его сжатием при монтаже в канавку (при применении защитных колец добавляется трение этих колец).
С увеличением предварительного (монтажного ) сжатия кольца и повышением величины поверхности контакта, а также с увеличением твердости материала кольца трение повышается. Контактное давление колец и площадь контакта под действием давления жидкости увеличиваются (рис. 375, а), в соответствии с чем увеличивается и сила трения (рис. 375, в), хотя коэффициент трения резины по металлу, как правило, с повышением давления понижается (рис.
375, б). Приближенно принимают, что сила трения колец из резин средней твердости (70 единиц по Шору) с повышением давления до — 200 кГ/см' повышается практически линейно, после чего интенсивность повышения уменьшается, что обусловлено тем, что рост контактной поверхности кольца с дальнейшим повышением давления фактически прекращается (кольцо принимает практически прямоугольное сечение) (рис, 375, а). При повышении трмпературы от 20 до т20' С трение колец монотонно возрастает, причем это повышение более значительно для колец иэ твердых резин. Следует также учесть, что в результате более высокого теплового расширения резины по сравнению с расширением метаялов повышение температуры приводит к увеличению сжатия резины, а следовательно, и напряжений в уплотнительном кольце. Дадление ксидкоссли, кГ/см' соо гбб 530 775 35 77 70 Ш Л5 бп 75 УО 35 б7 сбп а/ Цоб Ь05 6 ц ДОМ ь С(03 сгпг кГ Цап ч 630 кк 70 м оос О 50 Д П 50 Ип ПП гЯСкГсбм ос Дадление Добление б) Рис, 375.
Площадь контакта уплотнительных колец в аависимости от давле- ния (а) и кривые коэффициента (б) и сил (е) трения колец В табл. 2( приведены усилия трения при раэличных рабочих давлениях и твердости ренины кольца раамером 280 х 3,$ мм, помещенного в прямоугольную канавку с поперечным обжатием 0,2 льн. Для снижения трения поверхность резиновых колец часто покрывают политетрафторэтиленом. Таблица 2$ Зависимость усилия трения от рабочего давленля в твердости резины Коэффициент трения колец уменьшается с увеличением ско- рости скольжения. Это обусловлено в основном возникновением более благоприятных условий для проявления гидродинамиче- ского эффекта, т. е. увеличение скорости перемещения сопрово- ждается увеличением толщины масляного клина, а следовательно, более полным разделением трущихся поверхностей.
Тбердослсо, единицы Осоро Для того чтобы уменьшить трение в уэлах уплотнения системы гидроавтоматики и тем самым повысить ее чувствительность к сигналам, применяют схемы, в которых мягкие уплотнители отсутствуют, внешние же утечки устраняются тем, что все каналы (камеры) перед подлежащими герметизации увлами, выходящими во внешнюю среду (штоки эолотников и пр.), соединяются с ионой вакуума, соэдаваемой эжектором, установленным на линии отвода жидкости в бак.
Для уплотнительных колец важное эначение имеет статическое трение (трение покоя), которое в эависимости от длительности пребывания уплотнительного кольца в покое в контакте с металлической поверхностью может превысить в 3 — 4 рава трение движения даже при отсутствии давления (рис. 376, а). ВО ОО "ФО ь 20 ю Е к б ь г Е 0 50 ИО 150 200 250 300 нин Плооолжилмльноеть «ттакта. а! о 2 5 м го 00 плооолжительнооть контакта ф Рис.
376. Кривые эависимости сил трения рееиновото кольца от продолкеительности контакта с уплотняемой поверхностью Укаэанное повышение трения и соответственно. сдвигового усилия при увеличении длительности контакта реэиновых деталей с металлической поверхностью является важной характеристикой.фрикционной пары реэина — металл, которая определяет работоспособность реэиновых уплотнительных деталей. Если это явление в неподвижных уплотнительных соединениях типа прокладок способствует обеспечению герметичности, то в подвижных оно может явиться причиной нарушения герметичности и потери работоспособности гидросистемы, Так, например, если кольцо длительное время находится в покое под давлением жидкости, трение, обусловленное сцеплением кольца с металлической поверхностью, может настолько (рис.
376, б) повыситься (кольцо как бы прилипает к металлической поверхности), что при смещении его с места может проиэойти среаание отдельных его участков. Ввиду этого движение штока (вала) при некоторой малой скорости может стать скачкообрааным — с чередованием проскальзывания с остановками, 606 Указанное повьппение силы статического трения в основном обусловлено тем, что резина при длительном контакте эаполняет микрорельеф металла, в соответствии с чем при сдвиге происходит вынужденное эластическое передеформирование участков реэины, затекшей в неровности. При более грубых поверхностях резина прилипает в меньшей степени, чем при более тонких, что объясняется тем, что в микро- впадинах грубых поверхностей сохраняется некоторое количество жидкости, тогда как при тонких поверхностях смаэка полностью выдавливается и резина вступает в непосредственный контакт с металлической поверхностью.
Прочность прилипания линейно повышается с увеличением температуры, а также зависит от вида металла: прилипание к латуни эначнтельно выше, чем к стали. К деталям иа фторопласта, а также иа стекла резина практически не прилипает. После того, как кольцо будет сдвинуто с места, трение обычно восстанавливается до начальной величины, соответствующей трению движения (см. пунктирные линии а1, Ь, и с, на рис. 376, 6). Если поршень находится в покое — 5 †сел, то сопротивление началу движения (страгиванию) обычно пе превышает силы трения при движении; через минуту покоя оно может повыситься в 2 раза и затем растет по экспоненциальному закону, асимптотически приближаясь к предельному значению. По истечении некоторого времени (30 — 40 лик) повышение трения обычно прекращается.
Испытаниями установлено, что долговечность качественных уплотнительных колец круглого сечения, работающих под давлением х50 — 200 кГ/см' при длине хода 40 — 60 мм, соответствует — т млн. циклов (ходол). Однако даже после появления неэначительных утечек уплотнение способно еще длительное время работать беэ какнх-либо серьезных нарушений действия гидросистемы. Срок службы круглых колец при понижении давления эначительно (практически в квадратичной эависимости) повышается.
МАТЕРИАЛЫ И КАЧЕСТВО ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕИ УПЛОТНИТЕЛЬНОГО УЗЛА Трение и нанос деталей уплотнительного узла в еначительной степени эависят от материала и чистоты обработки поверхности деталей, по которой скольэит уплотнительное кольцо. Увеличение высоты микронеровностей уплотняемой поверхности сопровождается ростом сил трения, причем с повышением рабочего давления эта эависимость выражается более резко. Силы трения установившегося движения зависят также от формы и однородности микрорельефа. Так, например, применение виброобкатки (виброраскатки) для обработки металлических поверхностей, при которой увеличиваются радиусы закругления вершин микронеровностей,- вначительно уменьшает силы трения и износ резиновых деталей.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
