Файл: Макаров Г.В. Уплотнительные устройства.pdf

Усталостное разрушение уплотнений

Как показывает опыт, уплотнения при возвратно-поступательном движении обычно перестают обеспечивать необходимую герме­ тичность из-за усталостного разрушения вследствие постепенного вырывания частиц резины (при перемене направления движения), выдавливаемых в зазор подвижного соединения.

Согласно опытным данным, характер кривых изменения долго­ вечности (число N циклов изменения напряжений до наступления

нения сохраняется постоянной с измене­ нием р. Для дальнейших расчетов при­ нимаем зависимость

значение показателя .степени т\ для различных резиновых уплот­ нений т ^ 3. Эти .кривые необходимо рассматривать как сравни­ тельные ориентировочные, так как полученные данные испытаний на долговечность имеют значительный разброс, -

57

Малогабаритные манжеты с усиленной рабочей частью и шев­ ронные резинотканевые манжеты (ГОСТ 9041—59), имеющие мень­ шую герметичность, а следовательно, лучшую смазку, обладают большей долговечностью.

Наименьшей долговечностью обладают резиновые кольца круг­ лого сечения (ГОСТ 9833—61) без защитных шайб и манжеты (ГОСТ 6969—54).

При применении манжет чаще выходят из строя уплотнения поршня, а при применении колец круглого сечения — уплотне­ ния .штока.

Как видно из рис. 27, допускаемые давления жидкости при длительной непрерывной работе являются сравнительно неболь­ шими: [р] = 30-ъЮО кгс/см2 при коэффициенте запаса In] = 2.

Приведенные зависимости роп и N позволяют вести прибли­ женные расчеты долговечности, т. е. определять допускаемое рабочее давление \р] в зависимости от числа необходимых рабо­ чих циклов N (двойных ходов).

При работе иногда имеют место разные давления р. Прибли­ женное суммирование усталостных напряжений производится

1)применять защитные шайбы из фторопласта против выдав­ ливания части уплотнения в зазор;

2)испытывать и применять новые, более прочные материалы, например, резинотканевые материалы, пластмассы, капрон, ней­ лон и др.;

3)применять уплотнения с усиленной опорной частью.

При определении необходимой долговечности надо учитывать конкретный срок службы машин.

Применяемые в станкостроении нормы долговечности уплот­ нений характеризуются следующими данными: продолжительность

Коэффициент работоспособности уплотнений

Принимаем за исходное выражение

PonN = d .

58

Для практических расчетов удобнее пользоваться выражением коэффициента работоспособности уплотнений С

Пользуясь этими значениями С, можно вычислить предель­ ные значения Т при заданных р и п.

Износ уплотнений

Выход из строя уплотнений, работающих при возвратнопоступательном движении, по причине износа рабочих поверх­ ностей вероятен только при большой длине хода поршня.

Определение долговечности уплотнений при износе рассмотрено ниже (см. уплотнения для соединений с вращатель­ ным движением, где износ является основ­ ным фактором, влияющим на работоспо­ собность соединения).

Заметим, что для нормальной работы уплотнительных элементов очень важно, чтобы не было повреждения запирающей поверхности при сборке, для чего необхо­ димо предусматривать соответствующие приемные конусы на штоках и цилиндрах (рис. 28).

Обычно при повреждении запирающей поверхности при сборке уплотнение не обеспечивает герметичности.

14. РАБОТА СИЛ ТРЕНИЯ В УПЛОТНЕНИЯХ

ИТЕПЛОВОЙ РЕЖИМ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО АГРЕГАТА

Разогрев гидравлического агрегата (при отсутствии гидравли­ ческого сопротивления) зависит от потерь энергии в уплотнениях, от типа уплотнения и давления запираемой жидкости.

При применении высоких давлений во многих случаях нагрев может быть значительным, • что сокращает продолжительность непрерывной работы.

59

На рис. 29 представлено изменение температуры на наружной

Как видно из этого рисунка, при применения уплотнения, со­ стоящего из одной манжеты (ГОСТ 6969—54) и двух шевронных манжет (ГОСТ 9041—59), через 10—15 мин. после начала работы

Рис. 29. Изменение температуры цилиндра гидрав­ лического агрегата в зависимости от продолжи­

При применении шевронных манжет из доместика и нажимных колец из текстолита температура растет очень быстро. Так, в те­ чение 1—2 ч работы при давлении 400—500 кгс/см2 температура цилиндра достигает примерно 120—200° С, при этом текстолитовые кольца по рабочей поверхности обугливаются и иногда имеет место повреждение хромового покрытия стальных деталей.

Применение фторопластовых защитных шайб уменьшает на­ грев, вследствие уменьшения выдавливания резины в зазоры и улучшения смазки из-за увеличения утечки жидкости.

При других уплотнениях, например состоящих из уплотни­

60