Файл: Макаров Г.В. Уплотнительные устройства.pdf

Г. В. МАКАРОВ

УПЛОТНИТЕЛЬНЫЕ

УСТРОЙСТВА

ЛЕ Н И Н Г Р А Д

«М А Ш И Н О С Т Р О Е Н И Е »

Л Е Н И Н Г Р А Д С К О Е О Т Д Е Л Е Н И Е 1973

тактно-гидродинамической теории смазки, вопросы теории трения применительно к уплотнительным устройствам, методы определения долговечности уплотнений, расчеты динамики щелевых и других гидродинамических уплотнений.

Книга рассчитана на инженерно-технических работников и кон­ структоров, занимающихся расчетом и проектированием гидравли­ ческих и пневматических устройств.

Табл. 4. Ил. 114. Список лит. 111 назв.

© Издательство «Машиностроение», 1973 г.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Гидравлические и пневматические машины и агрегаты имеют весьма широкое, непрерывно возрастающее применение в различ­ ных отраслях техники: химическом и энергетическом машино­ строении, авиации, судостроении, автомобильной промышлен­ ности и др.

При проектировании машин и агрегатов часто требуется созда­ ние новых гидравлических схем, применение новых материалов, конструкций и проведение теоретических и экспериментальных работ. Во многих случаях решающее значение имеют надежность действия и долговечность гидравлических устройств.

Уплотнительные устройства являются одним из основных эле­ ментов, от которых во многом зависит надежность действия, а также дальнейшее развитие гидравлических и пневматических машин и механизмов. Однако уплотнения являются в то же время и наиболее слабым звеном в гидравлических системах. При вы­ ходе уплотнений из строя гидравлические агрегаты становятся неработоспособными, а в отдельных случаях может появиться опасность аварии.

Как показывает опыт эксплуатации, потребность в разборке узла для замены изношенных деталей также в значительной сте­ пени определяется состоянием уплотнительных устройств.

Несмотря на весьма широкое применение уплотнений в про­ мышленности, до последнего времени мало проведено обобщенных теоретических и экспериментальных исследований, которые необ­ ходимы конструкторам при проектировании машин.

Среди актуальных вопросов и проблем, требующих рассмотре­ ния, необходимо отметить следующие.

1.Повышение уровня применяемых гидравлических давлений

сцелью значительного уменьшения веса и габаритов гидравличе­ ских агрегатов.

2.Надежность герметизации при высоких давлениях.

3.Долговечность уплотнительных устройств при высоких дав­ лениях.

4.Исследование нагрева жидкости и гидравлического агре­ гата при высоких давлениях с целью обеспечения необходимого рабочего режима в течение заданного времени.

5. Уменьшение потерь энергии в уплотнениях и повышение

к.п. д. гидравлических агрегатов.

6.Защита контактных уплотнений при применении высоких давлений и наличии относительного движения.

7.Возможность регулирования утечки с целью ее уменьше­ ния при применении щелевых уплотнений.

Глава I

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ УПЛОТНЕНИЯХ

1.НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ УПЛОТНИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

Взависимости от требований, предъявляемых к гидравличе­ ским агрегатам, уплотнительные устройства должны обеспечивать полную герметизацию рабочей жидкости или существенно умень­ шать утечку ее. Утечка не допускается для большинства уплотне­ ний, запирающих жидкость от вытекания наружу, а также для уплотнений гидропневматических устройств, гидравлических гру­ зоподъемных устройств и др. Незначительная утечка жидкости допускается для многих уплотнений, разделяющих отдельные полости с разным давлением от перетекания жидкости внутри агрегатов, например внутренние уплотнения тормозов, буферов, рабочих цилиндров, гидронасосов, гидродвигателей, компрессо­ ров и др.

Все уплотнительные устройства по характеру уплотняемых соединений подразделяются на следующие три основные группы:

По принципу действия уплотнительные устройства подразде­ ляются на два вида:

1) контактные, осуществляющие герметизацию за счет плот­ ного прилегания уплотняющих деталей к соответствующим сопря­

По величине давления уплотнительные устройства можно раз­ делить на работающие при низком давлении (подшипниковые узлы зубчатых и червячных редукторов), работающие при высоком давлении (гидронасосы, гидродвигатели, гидротормозы и др.) и вакуумные.

Контактные уплотнения (манжетные, уплотнения кольцами, сальниковые и др.) имеют наиболее высокую надежность гермети­ зации, ограниченную долговечность и значительные потери энер­ гии на преодоление сил трения при движении. Контактные уплот-

5"

нения при высоких давлениях изнашиваются и требуется периоди­ ческая их замена. При этом также изнашиваются сопряженные с ними детали: валы, штоки и цилиндры. Несмотря на отмеченные недостатки, контактные уплотнения часто являются незамени­ мыми там, где утечки жидкости не допускаются или должны быть очень малыми.

В бесконтактных уплотнениях (центробежных, винтоканавочных, щелевых и др.) жидкость запирается без непосредственного контакта уплотняющих элементов с перемещающимися деталями.

Центробежные и винтоканавочные уплотнения при вращении валов могут запирать жидкость без утечки ее. При отсутствии вращения жидкость обычно запирается за счет применения кон­ тактных уплотнений, которые отключаются с началом вращения. Такие уплотнения находят применение в технике при больших скоростях.

Щелевые уплотнения имеют неограниченную долговечность и малые потери энергии от сил трения при движении, не требуют частых перерывов в работе для замены уплотнений. Щелевые уплотнения применяются только там, где допускается некоторая утечка через соединение.

2.ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ

КУПЛОТНИТЕЛЬНЫМ УСТРОЙСТВАМ

При проектировании уплотнительных устройств нужно учиты­ вать характер рабочей среды (жидкость, газ, пар), давление, тем­ пературу, скорость относительного перемещения деталей уплот­ няемого соединения, необходимую долговечность уплотнения и величину допускаемой утечки.

Уплотнительные устройства должны удовлетворять конкрет­ ным условиям работы проектируемого гидравлического агрегата или механизма. Ниже приводятся основные требования, предъяв­ ляемые к уплотнительным устройствам.

1.Обеспечение необходимой степени герметизации соединений

сучетом условий работы агрегатов.

2.Долговечность уплотнений должна обеспечивать заданное число рабочих циклов агрегата или срок службы.

3.Обеспечение наименьших потерь на трение и минимальных утечек.

4. Отсутствие чрезмерного разогрева агрегата при работе от действия сил трения в уплотнениях.

Для обеспечения требований 2, 3, 4 силы трения в уплотне­ ниях должны быть по возможности малыми. Уплотнительные устройства не должны вызывать усиленной коррозии окружающих деталей и разлагаться в рабочей жидкости. Смена уплотняющих деталей должна быть по возможности простой и производиться без сложных приспособлений, не занимая много времени.

Уплотнительные устройства должны быть малогабаритными.

6