имеются) или на стоповом режиме. В любом случае при расчете на прочность ведущих узлов и деталей гидротрансформатора (связанных с двигателем) необходимо учитывать динамический
фактор и |
вводить коэффициент нагрузки & д и н = |
1,5-^2. |
§ 52. |
УПЛОТНЕНИЯ В |
ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ |
ПЕРЕДАЧАХ |
Надежность и ресурс |
работы |
гидродинамической передачи |
во многом зависят от совершенства |
конструкции |
уплотнительных |
устройств и свойств материалов, из которых они изготавливаются. Из всего многообразия созданных уплотнений и материалов для них рассмотрим особенности только тех из них, которые нашли наиболее широкое практическое применение или пред ставляют интерес для гидродинамических передач. Основными требованиями, которые предъявляются к уплотнениям гидроди намических передач, являются:
герметичность, которая определяется конкретными условиями работы агрегата;
длительность срока службы без проведения профилактических работ, связанных с разборкой или демонтажом агрегата, включая срок хранения на складах;
стабильность работы в течение всего ресурса в широком диа пазоне температур рабочей жидкости;
минимальное трение и минимальный износ контактных поверх ностей при уплотнении вращающихся деталей;
компактность и минимальный вес; технологичность изготовления и сборки.
По назначению уплотнения гидродинамических передач можно разделить на уплотнения вращающихся деталей и уплотнения неподвижных соединений.
Уплотнения вращающихся деталей можно подразделить на контактные, бесконтактные и комбинированные. Контактные уплотнения применяют в тех случаях, когда необходимо обеспе чить высокую степень герметичности. Уплотнение в них дости гается за счет контакта поверхностей вращающейся и неподвижной деталей. Контактные уплотнения должны обеспечивать минималь ный износ контактных поверхностей при длительных сроках
„службы и небольшие затраты мощности на трение. Степень гер метичности контактных уплотнений зависит от перепада давле ний, плотности контакта уплотняющих поверхностей, свойств и температуры рабочей жидкости, материалов уплотнения и вра щающейся детали, формы и чистоты поверхности уплотняемых деталей. Контактное уплотнение препятствует проникновению рабочей жидкости для смазки трущихся поверхностей. Это спо собствует нагреву и износу деталей уплотнения. Повышенные давления на контактной поверхности и окружные скорости при водят к более интенсивному износу.
Оптимальное давление на контактной поверхности опреде ляется экспериментально для конкретного типа уплотнения или
на основании экспериментальных данных удовлетворительно ра ботающих аналогичных конструкций контактных уплотнений. Следует отметить, что ни одна из известных конструкций контакт ного уплотнения не может надежно работать без смазки и охлажде ния, которые необходимо обеспечить в процессе эксплуатации агрегата, допуская даже утечку через уплотнение в дренаж. С целью уменьшения износа контактных поверхностей необходимо располагать их на минимально возможных диаметрах, что обеспе чит минимальные окружные скорости.
Наиболее широкое распространение для уплотнения валов гидродинамических передач в месте их выхода из корпуса полу чили манжетные уплотнения.
На рис. 178, а, б, в показаны наиболее часто применяемые манжеты и способы их установки в агрегатах. Изготавливаются манжеты в специальных пресс-формах из резины различных марок и не требуют последующей механической обработки. Для увели чения прочности и жесткости манжеты армируют металлическими кольцами. В тех случаях, когда демонтаж манжет из агрегата
затруднен, применяется манжета, показанная на рис. |
178, а. |
Такая манжета свободно, без натяга, устанавливается в |
корпус |
по центровочному диаметру и фиксируется в нем специальной гайкой или фланцем. При демонтаже она легко вынимается из корпуса.
В остальных случаях применяется манжета (рис. 178Д"б), которая запрессовывается в корпус или в специальную крышку и фиксируется в них, например, стопорным кольцом. При повы шенных давлениях (>2,94-10* Н/м2 ) целесообразно разгружать уплотнение при помощи дренажных отверстий или устанавливать на опорный корпус, который предотвращает ее выворачивание и ограничивает поверхность прилегания ее к валу. Установка ман жеты на вал производится с предварительным натягом, поддержа ние которого в процессе работы обеспечивается браслетной пру жиной, представляющей собой спиральную пружину, свернутую в кольцо (рис. 178, в). Недостаточный натяг по контактным поверх ностям приводит к негерметичности манжетного уплотнения, а чрезмерный натяг к интенсивному износу уплотняемых поверх ностей, перегреву и разрушению манжеты. Загрязненные рабочие жидкости увеличивают износ манжетного уплотнения. Вследствие конструктивных особенностей указанные типы манжет создают уплотнение только с одной стороны.
В гидродинамических передачах в качестве уплотнений ра бочей полости получили большое распространение уплотнительные кольца. Устройство уплотнительных колец вращающихся деталей аналогично устройству компрессионных колец поршней двигателя; однако в их работе имеется принципиальное различие. Компрессионное кольцо, совершая вместе с поршнем возвратнопоступательное движение, прижимается к поверхности цилиндра и к одной из стенок канавки поршня, создавая таким образом
уплотнение. Кольцо вращающегося вала прижимается под дей ствием сил упругости только к поверхности втулки (цилиндра); между боковыми плоскостями канавок и колец, как правило, имеются зазоры, величина которых часто определяется обработ кой. Чем больше этот зазор, тем меньше герметичность кольца.
Пру/кино, согнута ô кольцо коней А обернут ô'конец Б до упор L Место стыка опаяно
Рис. 178. Уплотнения гидродинамических передач:
а — манжета, свободно устанавливаемая в корпус; б — манжета, запрессованная в корпус; в — браслетная пружина
Таким образом, чтобы уплотнительное кольцо создавало большое сопротивление перетеканию жидкости, необходимо обес печить:
плавное прилегание кольца к поверхности втулки и минималь ный зазор между боковыми поверхностями кольца и канавки (10—15 мкм);
герметичность замка кольца; отсутствие заедания кольца в канавках на любых режимах
работы гидротрансформатора.
Одновременное выполнение всех этих условий связано со слож ной технологией изготовления кольца.
Расчет уплотнительных колец для вращающихся валов может быть произведен по формулам, применяющимся для расчета порш невых колец. В большинстве случаев размеры и геометрия кольца выбираются из конструктивных соображений на основании име ющихся стандартных конструкций. Стыки уплотнительных колец (замки) выполняются прямыми, косыми или ступенчатыми. Мате
риалом |
для |
колец |
чаще |
всего |
служит |
чугун |
перлитной |
|
группы |
(например, |
СЧ 21-40). |
|
|
|
|
|
|
Кольца, |
как |
правило, |
выполняют |
прямоугольного |
сечения |
|
(рис. |
179). |
Чтобы |
добиться |
хорошей |
герметично |
сти, применяют в |
одном |
уплотнении |
несколько |
колец |
|
(чаще |
два). Расстоя |
ние между кольцами обычно равно ширине кольца. Опытами установлено, что выгоднее применять большое ко личество узких колец. Уплотнительные кольца следует применять без ограни чения по давлению и температуре ра
бочей жидкости при высоких относительных скоростях вращения (14 м/сек и более). Однако следует иметь в виду, что кольца являются дорогим уплотнением.
В последнее время все более широкое применение получают торцовые уплотнения, обеспечивающие высокую степень гер метичности в течение длительного срока службы. Они более при годны для работы в широком диапазоне как низких, так и высоких температур, при больших давлениях уплотняемой среды и при высоких окружных скоростях.
Герметичность в торцовых уплотнениях достигается контак том противолежащих торцовых поверхностей колец, из которых одно неподвижно, а другое вращается. Конструкций торцовых уплотнений очень много, некоторые из них связаны с конструк цией агрегата, для которого они предназначены, а другие пред ставляют законченный самостоятельный конструктивный узел, который может быть применен в широком диапазоне конструктив ных решений агрегатов.
На рис. 180, а показана конструктивная схема торцового уплотнения, представляющего собой самостоятельный конструк тивный узел. Уплотнение состоит из корпуса, фигурного уплотнительного кольца, изготовляемого из антифрикционного ма териала, упорного кольца, уплотнительного эластичного кольца, пружины и шпонки. Весь узел уплотнения монтируется в корпус
ззо
и уплотняется в нем эластичным уплотнительным кольцом, уста новленным в проточке корпуса. Кольцевая торцовая поверхность фигурного диска контактирует с торцовой поверхностью вала. Плотность контакта между ними обеспечивается пружиной уплот нения. Фигурный диск имеет возможность осевого перемещения для обеспечения необходимой первоначальной плотности приле гания контактирующих поверхностей и сохранения плотности контакта по мере износа трущихся поверхностей в процессе ра боты. Закрепленная на корпусе уплотнения шпонка предотвра щает возможность проворачивания фигурного кольца. Фигурное
Рис. 180. Уплотнения гидродинамических передач:
а — торцовое уплотнение: / — неподвижная деталь; 2 — вращающаяся деталь; 3 — пру жина; 4 — эластичное уплотнение; б — уплотнение с мембраной: / — корпус уплотнения; 2 — мембрана; 3 — стальное кольцо; 4 — бронзовое кольцо; в — уплотнение с сильфоном:
/ — кольцо из бронзы; 2 — стальное кольцо; 3 — сильфон; 4 — пружина
кольцо установлено в корпусе уплотнения с зазорами, обеспечива ющими компенсацию возможных перекосов и биений деталей, благодаря чему достигается надежный контакт трущихся поверх
ностей |
по всему |
периметру. |
|
Для |
равномерного распределения контактного |
давления по |
всей поверхности |
контакта при больших диаметрах |
уплотнения |
устанавливается не одна пружина, а несколько равномерно рас положенных по периметру фигурного диска. Качество и долго вечность уплотнения зависят от правильного выбора материалов трущейся пары.
Как правило, одна из деталей трущейся пары изготовляется из антифрикционного материала, а другая — из материала с по вышенной поверхностной твердостью (например, бронза и сталь). Также в гидродинамических передачах некоторое распростране ние получили уплотнения с мембраной и сильфоном — гофриро ванным металлическим стаканом. Устройство этих уплотнений показано на рис. 180, б, в [2] .
