ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 20.06.2024
Просмотров: 201
Скачиваний: 8
где |
~ \ е / и = -jr-\ Е — модуль нормальной упругости |
материала уплотняющих деталей.
При наличии натяга величина е,н будет отрицательной.
Предварительные удельные давления на запирающих поверхностях манжет
Для наружной лопасти |
манжеты (см. рис. 7) pQa = 0 значе |
|||
ние е,н известно. В этом случае |
получим |
|||
Рои |
Ев |
/ I I |
('2 |
(7) |
о - ' |
2г2 |
4 - |
||
|
|
г 2 |
||
|
|
|
И I |
н |
р„„ш/см
18
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
300dsana,MM |
|
р01кгс/см2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
18 |
|
|
|
|
/ |
|
|
|
А |
|
|
IS |
|
|
|
|
|
, |
|
|
|||
14 |
|
|
|
|
|
|
|
/ |
\ |
|
|
f2 |
|
|
|
|
|
|
V |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
V |
|
|
|
|
|
|
|
|
8 о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
50 |
|
100 |
150 |
200 |
|
250 |
dsana,MM |
|||
Рис. |
1. График |
предварительных |
удельных давлений |
для |
|||||||
резиновых уплотнительных колец (без давления жидкости) |
|||||||||||
при |
Е = |
70 кгс/см2 : а — значения рт; |
б — значения |
рт\ |
|||||||
|
|
|
1 |
"' Д <*вшах ; - |
2 ~ Д ( / Б ш а х |
|
" |
|
|
||
Для внутренней |
лопасти р0а |
= |
0; зная гы, |
|
получим |
|
|||||
|
|
|
„ |
_ |
3 |
|
EstB(rl-rl) |
|
(8) |
||
|
|
. |
^ |
" . 2 |
|
2rl |
+ rl |
|
' |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
12
Проведенные вычисления для отдельных уплотнений с целью выявления порядка величины предварительных удельных давле ний, возникающих на уплотняемых поверхностях при сборке,
показывают, что имеем: |
|
|
|
|
|
|||
у манжеты р0и |
= |
0,02-^1,3 кгс/см2 ; |
р 0 в = |
0,01-н2,7 |
кгс/см2 ; |
|||
у кольца (ГОСТ 9833—61) при относительном сжатии при |
||||||||
сборке е =? 15% р 0 н |
= |
8-г-14 кгс/см2 ; р0в |
= 9-М6 кгс/см2 |
(рис. 1). |
||||
Меньшие значения |
р0ю |
р0о |
соответствуют уплотнениям |
большего |
||||
диаметра |
(0,3 м) и |
большие |
значения |
р 0 н , |
р0в—уплотнениям |
|||
меньшего |
диаметра |
(0,01 м). |
|
|
|
|
||
Полученные значения |
р0 |
зависят от |
материала уплотнений, |
|||||
так как они прямо пропорциональны модулю упругости Е. При рас четах принят для резины Е 70 кгс/см2 .
Определение удельных давлений, возникающих под действием давления запираемой жидкости
Большинство, контактных уплотняющих деталей представляет собой разновидности мягких колец или комбинации из них.
При рассмотрении, какие отношения |
имеют место под дей |
ствием рабочей среды, воспользуемся уравнениями Ляме, уста навливающими распределение напряжений в цилиндрическом
кольце (подробнее см. 1-е изд. настоящей книги).
Путем расчетов получены следующие результаты для различ ных случаев применения резиновых уплотнительных колец.
1. Кольцо установлено свободно в канавке цилиндра. Если жидкость действует в осевом"и радиальном (снаружи) направле ниях, то
P r |
(2т-\)г\.+ |
г1 |
(9) |
р |
|
(m+i)r\+(m-l)rl |
|
|
|
где rlt г0 — соответственно наружный и внутренний радиусы кольца.
Принимая для резины т = 2,22 (ц = 0,45), подучим
,1 1,07.
2. Кольцо поставлено без зазоров по боковым поверхностям. Жидкость действует снаружи в радиальном направлении. Для вну тренней поверхности кольца, прилегающей к штоку,
IL= |
2 { т |
- 1 ) * |
• |
(Ю) |
р |
im-2)r2Q |
+ mr\ |
' |
|
при т — 2,22
Р.
13
С учетом сил трения на боковых поверхностях кольца, очевидно,
имеем |
отношение |
близкое к значению для рассмотренного |
выше |
случая 1. |
|
3. Кольцо поставлено без зазоров по внутренней и наружной поверхностям. Жидкость действует в осевом направлении. Такие кольца могут быть применены для уплотнения как поршня, так и штока.
В этом случае
Рг |
1 . |
( " ) |
|
р от |
— 1 |
||
|
для резины -у- я«! 0,82.
4. Кольцо установлено свободно в канавке поршня. Жидкость действует в осевом и радиальном (изнутри) направлениях. Тогда
где R0 |
— внутренний радиус кольца; Ri—наружный |
радиус |
кольца. |
|
|
Для |
резины |
|
-^ ^ 0 , 8 2 .
Р'
Вэтом случае давление на запирающих поверхностях меньше "давления рабочей жидкости. Уплотнение не может под действием давления жидкости прекратить утечку, имевшую место при отсут ствии давления. Уплотнение может работать только при наличии предварительного натяга.
5. Кольцо поставлено без зазоров по боковым плоскостям. Давление жидкости действует только изнутри в радиальном направлении.
При этом
^ = |
_ 2 ( |
. - 1 |
) ^ |
Р |
(m-2)Rl |
+ |
mR20 |
для резины
Р
Уплотнение работает при наличии предварительного натяга. Для уплотнения штоков лучше применять кольца, рассмотренные в пунктах 1, 2; для уплотнения поршней — в пункте 4.
14
6. УПЛОТНЕНИЕ КОЛЬЦАМИ, ПОСТАВЛЕННЫМИ С НАТЯГОМ
Уплотнение резиновыми кольцами
Широко применяемые резиновые кольца являются малогаба ритными уплотнениями, обеспечивающими во многих случаях приемлемую степень надежности и долговечности.
На рис. 2 изображено уплотнение штока и поршня резиновыми кольцами. Размеры резиновых колец и рекомендуемых для них канавок предусмотрены ГОСТ 9833—61.
Уплотнения резиновыми кольцами применяются для. запира
ния жидкости |
в подвижных соединениях при давлении до |
1 |
? |
Рис. 2. Уплотнение |
поршня и штока |
резиновыми |
коль- |
/ — защитная шайба |
из фторопласта-4; 2 |
— резиновое |
кольцо |
100 кгс/см2 , а с применением защитных шайб из фторопласта —
до |
200 |
кгс/см2 и |
выше; |
в неподвижных соединениях — до |
||||
300 кгс/см2 и выше. |
|
|
|
|
|
|
||
|
Кольца могут применяться круглого, прямоугольного и Х-об- |
|||||||
разного |
поперечного |
сечения.. Уплотнения |
имеют малые |
потери |
||||
на |
трение. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Диаметр поперечного сечения кольца |
принимают |
d = |
1,4н- |
||||
ч-8,6 мм при диаметре цилиндра D от 5 до 400 мм. Материал |
||||||||
колец — маслостойкая |
резина. |
|
|
|
||||
|
Устанавливающиеся |
на |
запирающих поверхностях |
перепады |
||||
давления рассмотрены выше. Для резиновых колец имеем — «
«0,82.
Наиболее благоприятным с точки зрения герметичности яв ляется случай, когда кольцо поставлено без зазора" по боковым плоскостям, а жидкость ^подводится с наружной поверхности, в этом случае
р
Для надежной работы уплотнительных колец большое значе ние имеютвеличинаобжатия k уплотнительного кольца при сборке и величина радиального зазора между цилиндром и штоком s.
15
Во избежание выдавливания и |
затягивания резинового кольца |
в зазор последний должен быть |
небольшим. |
При наличии значительного разогрева в зоне расположения уплотнений, особенно при применении бронзовых поршневых вту лок, во избежание заклинивания их в цилиндрах при движении должна производиться соответствующая проверка.
Диаметральные размеры гнезда под кольцо должны выдержи ваться по возможности точно.
Величина обжатия кольца при сборке определяется требова ниями герметичности соединения и долговечности уплотнения. Для повышения герметичности целесообразно увеличивать натяг, особенно для работы в условиях отрицательных температур.
Обычно принимают для подвижных соединений относительный
|
|
k |
|
|
|
|
|
натяг |
- j - «=; 0,10-4-0,20, при отрицательных температурах—до 0,30. |
||||||
|
Для неподвижных соединений натяг |
можно |
увеличивать до |
||||
- j - |
= |
0,15н-0,25. |
|
|
|
|
|
|
Во избежание заполнения канавки при обжатии кольца и на |
||||||
бухании его в масле принимают |
|
|
|
||||
где |
Sx—площадь |
поперечного |
сечения |
канавки; |
5 2 — п л о щ а д ь |
||
поперечного |
сечения кольца. |
|
|
|
|||
|
Размеры |
резиновых колец в |
рабочей |
жидкости могут умень |
|||
шаться вследствие вымывания пластификаторов, поэтому целесооб разно перед сборкой выдерживать кольца несколько дней в рабо чей жидкости при нормальной температуре, а затем произвести обмеры их.
Для уменьшения выдавливания колец в зазоры радиусы за кругления наружных углов канавок должны быть минимальными, например, г ^ 0,02-4-0,04 мм, материалы цилиндра и поршня должны быть разными и так подобраны, чтобы не вызывать задира цилиндра.
Разрушение уплотнительных колец наступает в результате выдавливания кольца в зазор между цилиндром и поршнем (или между цилиндром и штоком) и выщипывания части кольца в связи с переменой знака у силы трения, вызывающей переменные напря жения сжатия и растяжения в этом объеме резины.
В результате повреждения и местного защемления резины при перекосе штока кольцо иногда разрывается и наступает прорыв рабочей жидкости. Выдавливание кольца возрастает с увеличе нием зазора (особенно для поршней большого диаметра).
При длительной работе также имеют место незначительный износ кольца и уменьшение натяга.
Для уменьшения силы трения при движении и увеличения долговечности применяют канавки с наклоном рабочих стенок
16
