Башта Т.М. - Машиностроительная гидравлика (1067403), страница 120
Текст из файла (страница 120)
386, в). Уплотнения с резиновыми манжетами в основном отличаются друг от друга местом расположения металлического каркаса е, служащего для увеличения жесткости манжет. Каркас располагается с внешней б! а! г! д! е! Рис. 388. Формы сочввкй мавжет для увлотвевкк врвщоющкхоя валиков (рис. 386, а) и внутренней (рис. 386, б) сторон манжеты или заделывается внутрь тела манжеты (см. рис. 389). Расположение металлического каркаса с внутренней стороны и внутри тела манжеты предпочтительнее внешнего расположения, если предусмотрен демонтаж уплотнения, благодаря тому что при смене манжеты не будет портиться поверхность гнеэда корпуса. Для двустороннего уплотнения (раэделения сред) применяют манжеты с двумя рабочими кромками с плоскими поджимными пружинами (рис.
386, г). Манжеты, представленные на рис. 386, д и в, снабжены вспомогательными уплоткяющими элементами (кромками) для эащиты основных кромок от гряэи. Особенностью работы уплотнений вращательных соединений является то, что контакт уплстнительной манжеты с поверхностью вала происходит по небольшой постоянной поверхности, вследствие чего на этой поверхности и контактирующей с ней уплотняющей кромке манжеты развиваются высокие температуры, которые при окружных скоростях вала более — 4 м/сев могут превышать температуру рабочей жидкости на 40 — 50' С и более.
'Учитывая столь большой перепад температур, следует прп выборе рабочих параметров мэнжетного уплотнения вращающегося вала исходить не иа температуры жидкости в баке гидросистемы, а из фактической температуры в месте контакта кромки манжеты с валом, превышение которой над температурой масла для одноманжетного уплотнения можно принять 40 — 50' С, если отсутствуют более точные данные. Испытания серийных насосов показали, что перегрев уплотнительного уела в основном обусловлен выбором эавышенного контактного давления манжеты на вал, которое, в.свою очередь, эависит от величины растяжения манжеты при посадке ее на вал, а также от усилия затяжки браслетной пружины Ь, обжимающей эту манжету (см. рис. 386, а).
По достижении температурой кромки некоторого критического эначения уплотнение теряет герметичность вследствие аатвердения резины. Температура в месте контакта манжеты с валом эависит также от давления рабочей среды, повышаясь с увеличением последнего. Это обусловлено тем, что давление нагружает кромки манжеты, повышая контактное давление ее с валом. Поэтому уплотнительные манжеты применяются при давлениях жидкости перед уплотнением обычно не выше — 2 вГ(см'. При необходимости повышения этого давления должна быть снижена окружная скорость (число оборотов) вала. Поскольку все эластичные материалы, применяемые в уплотнительных соединениях, обладают свойством релаксации напряжений под действием продолжительной нагрузки, для обеспечения надежного контакта кольца с валом манжету дополнительно прижимают спиральной (браслетной) пружиной Ь (см.
рис. 386). От правильного выбора и тщательности изготовления пружины во многом эависит надежность уплотнения, так как от величины удельного давления зависят герметичность уплотнения и температура вала и манжеты. Так как радиальное давление, обусловленное предварительным натяжением манжеты, при посадке ее на вал не сохраняется (уменьшается) в процессе работы, целесообраэно это давление сводить к минимуму также и в начале работы уплотнения, требуемое же радиальное давление обеспечивать в основном пружиной. Манжета должна устанавливаться на вал с натяжением, которое достигается тем, что диаметр Р отверстия в манжете в свободном состоянии выбирается меньше диаметра Р, вала (рис.
387, а). В практике размеры манжеты выбирают с таким расчетом, чтобы при монтаже ее на вал внутренний диаметр уплотняющих кромок (губ) был увеличен на 5 — 8%. Обычно внутренний диаметр манжеты в свободном состоянии выбирается примерно на 2 эьк меньше диаметра вала, Внутренний диаметр Р„кольца пружины в свободном состоянии обычно выбирают примерно на 2 мм меньше рабочего дваметра посадочного места манжеты под пружину Р„ равного сумме диаметра вала с удвоенной толщиной манжеты.
Для распространенных диаметров валов (- 20 мм) внутренний диаметр Р„кольца пружины обычно выбирают па 1 мм меньше диаметра посадочного места манжеты под пружину. При расчетах исходят иа условия, чтобы при минимальном диаметре Р, , вала, максимальной толщине еш„ манжеты и максимальном внутреннем диаметре Р„„кольца пружины было обеспечено растяжение пружины не менее 1 мм на диаметре: Р, + 2гш~ — Ро ) 1.
хсао ~швх Для реаиновых уплотнений для валов с окружной скоростью и ( 4 м/еек удельное сжатие манжеты пружиной должно составлять д 15 —: 22 Г/мм; для и = =- 4 -~- 15 м/еек у = 11 -ь- 15 Г/мм. Для кожаных манжет, предназначенных для работы при 80' С и скорости и=4 м/сек, а также для ре- сс зиновых манжет при этой скорости и 150'С величинами = 15 -.*- 22 Г/мм. Для кожаных манжет, работающих при 110' С и и = 10 м/еек, а также резиновых манжет, работающих при 150' С и и = 15 м/еек, д = 9,5 -;- 13 Г/мм. Нижние про- а) б) Долы значений Д УетанавливаютСЯ Рвс. за.
Схскм установки мавдля уплотнения с более высокими ' жеты ва вал окружными скоростями. При монтанье манжеты на вал следует обратить внимание на возможность выворачивания кромки уплотнительной губы манжеты в направлении стрелки х( (см. рис. 387, а), которое может произойти при монтаже манжеты ва вал в направлении стрелки а. Ширина уплотняющей кромки резиновой манжеты. Прн установке манжеты на вал контактирующая ее часть деформируется под действием усилия прижима, в результате чего образуется небольшая цилиндрическая поверхность (полоска) скольжения шириной а в несколько десятых долей миллиметра, которая и создает уплотнительвый контакт (см. рис. 386, а).
Так как сила трения и выделяющееся при этом тепло зависят в значительной степени от площади контакта манжеты с валом, ширина а поверхности этого контакта в уплотнениях, изготовленных из синтетической резины, должна быть минимальных размеров. С уменьшением ширины контакта повышается также герметичность уплотнения, что обусловлено возрастанием при этом заостренности эпюры напряжений, действующих по ширине полоски контакта. Подобные уплотнения с узкой контактной поверхностью сохраняют хорошую герметичность, а также обладают малым трением, однако ие допускают перегрузки. Окружная скорость и температура иа поверхиостя вала. Наиболее важными факторами, влияющими иа работу рассматриваемого уплотпепия и определяющими его долговечность, являются окружная скорость и связанная с пей температура, развивающаяся иа поверхности трения.
Например, уплотнения из резины обеспечивают пьви 50 — 70' С несколько тысяч часов работы, тогда как при 120 С срок их службы ограничивается несколькими десятками часов. Кожаные манжеты можно применять для окружных скоростей вала до 10 м/сея и температуры на поверхности трения до ИО' С, причем для окружных скоростей до 4 м/сея и температур до 60- 70' С можно применять кожу дубового дубления; при более высоких скоростях и температурах следует применять кожу хромового дубления, которая пригодна для работы при температурах до ИО'С. Уплотнения из синтетических резин можно применять при окружных скоростях на поверхности трения до 20 м/сек, а в отдельных случаях и до 25 м/сея.
В зависимости от сорта резины оии могут быть пригодны для работы при температуре иа поверхности треиия выше 150'С. Так, например, манжеты из силиконовой резины применяются при скорости 25 м/сел и 180' С. Применять высокие скорости без крайней необходимости ие рекомендуется, так как это снижает надежность уплотнения. Обычно уплотнения из пербунаиа при длительной эксплуатации в машиниых маслах и окружиых скоростях уплотияемого вала до 12 м/сек применяются при температурах ие выше ИО' С, причем такая скорость может быть допущена лишь в случае больших диаметров вала () 50 мм).
При малых диаметрах вала окружные скорости должны быть уменьшены; при диаметре вала — 10 мм окружные скорости не должны превышать 4 м/сек. При отсутствии избыточного давления допускаются скорости до 15 м/сек. Зависимость допустимой скорости от диаметра вала обусловлена в основном тем, что с уменьшением диаметра вала ухудшается отвод тепла от мест его образования.
Кроме того, малым диаметрам соответствует более высокая, при тех же окружных скоростях, частота деформаций манжеты, обусловленная биением вала, в результате чего при высоких скоростях может быть нарушева восстанавливаемость формы манжеты. По этой причиие иа многих предприятиях окружные скорости при диаметре вала до 50 мл и давлении 1 — 2 кГ/сиз ограничены величиной 4 м/сек. Ввиду того, что надежность уплотнеиия зависит от окружной скорости и температуры иа поверхности вала, повышение одного из этих параметров против номинального значения иеобходимо соответственно компенсировать уменьшением величины другого параметра. Поскольку работа трения, нагрев и износ уплотнений валов пропорциональны окружной скорости, необходимо располагать уплотнение на частях вала с минимальным диаметром.
Износ уплотнительного узла можно уменьшить применением манжет, уплотняющая кромка которых лежит в плоскости, расположенной под углом (а = 2 —: 3') к плоскости, перпендикулярной к оси вала (рис. 387, б) (см. также стр. 626). Качество рабочих поверхностей. Повышение чистоты обработки вала уменьшает износ уплотнительной манжеты. При увеличении средней высоты неровностей потери на трение возрастают, причем тем интенсивнее, чем выше рабочее давление. Испытания показали, что с увеличением шероховатости (неровностей) поверхности вала с 0,1 до 2 мк коэффициент трения уплотнительной манжеты увеличивается на 30%.
Для надежной работы манжетных уплотнений рабочая поверхность шейки вала, контактирующая с манжетой, должна иметь чистоту обработки не ниже д 7 — 8 для валов с окружной скоростью меньше 4 м/сек и и 9 — 10 — для валов с окружной скоростью больше 4 м/сек. В ответственных гцдроагрегатах, и в особенности в агрегатах, предназначенных для работы при высоких температурах, участок поверхности вала, контактирующий с манжетой, должен быть обработан с чистотой д 10.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
