Файл: Макаров Г.В. Уплотнительные устройства.pdf

Скачать файл (8,00Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 20.06.2024

Просмотров: 200

Скачиваний: 8

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

меняются для запирания жидких металлов (натрия, нитрата, калия), жидкости и др. Композиционные материалы предназна чаются для подвижных и неподвижных соединений, работающих в условиях большого диапазона температур (например, от —195 до -)-850° С, больших давлений, вакуума и химической коррозии) [101]. Эти материалы представляют композицию твердых метал лических элементов и мягких металлических или полимерных свя зующих наполнителей. Твердые металлические элементы из молиб дена, нержавеющей стали и др., образующие основу уплотнения, обеспечивают необходимые упругие свойства всего уплотнения и предохраняют его от чрезмерной текучести при высоких темпера турах за счет размягчения наполнителей. Мягкие упругие свя зующие наполнители из серебра, сплава серебро—индий, меди, а также из разных эластиков пропитывают основу и обеспечивают необходимую податливость уплотнения. Пропитку производят в вакууме или газе при нагреве до 1250° С. Жесткую основу


уплотнения составляют небольшие твердые металлические		во
локна (проволочки диаметром 0,025—0,175	мм и длиной 3,2—
1 мм), которые сначала спрессовываются, а затем спекаются		при
температуре 1250° С, при этом получается	пористая структура

с плотностью 5—95 % от теоретической плотности соответствующего сплошного металла. Большое значение для уплотнений имеет восстанавливаемость первоначальной формы при снятии нагрузки. Как показывают опыты, проведенные с композиционными мате риалами, наилучшие результаты с точки зрения упругих свойств дают следующие композиционные материалы: серебро—индий— нержавеющая сталь, медь—молибден, серебро—молибден и се ребро—нержавеющая сталь.

Композиционные материалы, как правило, обладают лучшей восстанавливаемостью по сравнению с чистыми металлами. Для повышения износостойкости, прочности и твердости применяют также другие композиционные материалы, например на основе фторопласта и наполнителей из керамических материалов, стекло волокна, графита, бронзы, полимеров и др. (15—35% по весу).

Для торцовых уплотнений, чтобы ликвидировать пористость углеграфита и улучшить антифрикционные свойства, прочность и теплопроводность, применяют композицию на основе углегра фита и наполнителей из баббита, свинца, кадмия, серебра, эмуль сии фторопласта.

Глава I X

ПУТИ УМЕНЬШЕНИЯ ВЕСА И ГАБАРИТОВ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ АГРЕГАТОВ

И ПОВЫШЕНИЯ ИХ К- П. Д.

Одним из основных путей совершенствования гидравлических агрегатов является'значительное повышение применяемых дав лений.

Рассмотрим возможности уменьшения веса, габаритов гидрав лических агрегатов и повышения их к. п. д. с увеличением дав ления.

49. УМЕНЬШЕНИЕ ГАБАРИТОВ И ВЕСА ГИДРАВЛИЧЕСКИХ АГРЕГАТОВ ПРИ ПРИМЕНЕНИИ ВЫСОКИХ ДАВЛЕНИЙ

Уменьшение диаметра поршня

В соответствии с назначением гидроцилиндр должен обеспе чить заданное рабочее (тяговое) усилие F. Это усилие зависит от давления жидкости р и площади S, на которую оно передается, а также от сил трения в уплотнениях Т

где FaB = pS — движущее	усилие;		т] — механический	к. п. д.
уплотнений, т] = — ^ — =	1	^ - ;	5 — рабочая	площадь

поршня.

Давление может быть подано с какой-либо одной стороны поршня или же чередоваться то с одной, то с другой стороны. При подаче давления со стороны поршня необходимая рабочая ллощадь поршня

s _ F	=	яР2
РЦ	~	4 '

откуда диаметр поршня

-D = y ± z : .

Отношение диаметров поршней при изменении давления

D i _ ~\f РоПо

220

где р0, Da, /г]о — соответственно	первоначальное давление, диа
метр поршня и к. п. д. гидроцилнндра; P l , Dx,		— новое давле
ние, соответствующие, ему диаметр поршня		и к. п. д. гидроци
лнндра.
Принимая постоянным тяговое	усилие F при подаче давления
со стороны штока, аналогичным	путем получим

р, кгс/см2

Рис. 113. Изменение отношения диаметров поршня в зависимости от давления жидкости для различных типов уплотнений:

/ — по две шевронные манжеты (ГОСТ 6969—54), давление перед поршнем; 2 — по одной манжете (ГОСТ 6969—54), давление перед поршнем: 3 — по две малогабаритные манжеты плюс кольцо, давление перед поршнем; 4 — по одной манжете (ГОСТ 6969—54), [а ] = ='3000 кгс/см! , давление со стороны штока; 5 — по одной манжете (ГОСТ 6969—54), [ст! = 1000 кгс/см! , давление со стороны штока

Имея в виду, что F = FaBr\, можно написать уравнения проч

ности штока: F =	d\ [о] rjo и F —				d\ [а] щ.
Отсюда
	\ da		)	%
Подставляя вместо	F его "значения,			получим
	~D;~	У	Pi4iW	+	P0) '	.	( S )
При изменении давления материалы деталей, а следовательно,
и допускаемые напряжения		[о] сравниваемых				устройств	прини
маются одинаковыми.

Для постоянного тягового усилия F зависимость изменения диаметра поршня от давления жидкости представлена на рис. 113. Величина диаметра DQ взята р,пя^р0 = 50 кгс/см2 .

221

Уменьшение веса	гидравлических	агрегатов
с возвратно-поступательным движением — рабочих
гидроцилиндров,	гидротормозов	и буферов

Этот вопрос также рассмотрим на примере	гидроцилиндра.
Вес гидроцилиндра в сборе, как и многих других	гидроагрегатов,

складывается из веса цилиндрической трубы, поршня со штоком,

доньев, концевых частей и обойм для крепления			цилиндров.
Рассмотрим изменение веса каждой из перечисленных состав
ляющих.
Отношение	весов цилиндров	одинаковой длины		при	давле
нии рх и р 0
	Ли	_Dli-Di
где D H L , D H 0 — н а р у ж н ы е диаметры цилиндров;			Du	D0	— вну
тренние диаметры цилиндров.
Отношение	диаметров поршней
	D i = I	/~ РоЦо
	Аз	У Pl%

С учетом выражения тангенциальных напряжений на внутренней

поверхности трубы (без

учета осевого

давления на донья)

Получим

Рщ =

Ы ~

Ро

Чо

^цо

i l l

С увеличением давления вес цилиндра также несколько уве

личивается. Материал сравниваемых цилиндров одинаков.

Принимаем длину

поршня

L n

CXD,

тогда отношение

весов

поршней

Рт

D i

Polio

Рпо

Д3,

\ Р1Ч1

где Dx

и D0 — диаметры поршней.

Принимаем длину

обойм

L o 6 «

C 2 D

и толщину обоймы

б «

^ C3D,

получим отношение весов

обойм

буртами

и гайками

крепления

•Роб!

О,

(

p„Tln

^060

а принимая длину концевых частей L =

Q D , получим

отношение

веса доньев и их крепления

(концевых

частей)

Я|O i

\ 8

WTOРо !"

Y\3

^До

222

Отношение весов масла в агрегате

Рмо

\ £>0 )

Pl4l '

С учетом уравнения прочности штоков

получим		отношение			веса	штоков
					Рш1	=	(А.d	V =	-По
							\ d0	J	Г)!
Выразим вес отдельных составляющих через общий вес агре
гата	Р0:		— в е с		цилиндрической				трубы;
Рцо	=	aiPo	— в е с		цилиндрической				трубы;
Л10 — а 2 р 0			—	»	поршня;
•Робо =		« з Р о —		»	обойм		с буртами и гайками крепления;
Р д 0	=	с с 4 р 0 —		»	концевых частей (доньев, гаек и др.);
Рыо — аьРо—				»	масла		в цилиндре;
Лио=авРо —				»	штока.
Тогда						Pi=aP0,			(184)
						Pi=aP0,			(184)

где

	+		№ + « . + « j ( ^ r + « . ( ^ ) + - . J j -
	Изменение веса агрегата с увеличением давления представлено
на	рис.	114.	На	этом	рисунке	принято: а х = 0,35; сс2 = 0,15;
а3	= 0,10; а 4		=	0,30;	а 5 = 0,05;	а 6 = 0,05.
	При других соотношениях коэффициентов получатся не
сколько		другие		кривые.

Как видно из графика на рис. 113, диаметр поршня, а следо вательно, и габариты гидроцилиндра могут быть существенно уменьшены с увеличением применяемых давлений, например, при увеличении давления от 50 до 200 кгс/см2 диаметр поршня умень шается примерно в два раза, а при увеличении давлений от 50 до 1000 кгс/см2 примерно в четыре раза.

Как следует из графика рис. 114, вес гидравлических агрега^ тов существенно уменьшается с увеличением давления.

При увеличении давления от 50 до 200 кгс/см2 вес уменьшается примерно в два раза; при дальнейшем увеличении давления вес агрегата сохраняется в пределах 0,5—0,75 от веса, полученного при давлении 50 кгс/см2 .

223

Таким образом, при	увеличении давления	от 50	кгс/см2 до
200 кгс/см2 примерно в	два раза уменьшаются	вес и	габариты
агрегата.

Наиболее благоприятно для цилиндров применение качествен ных сталей, например с сгт = 5000н-8000 кгс/см2 .

При применении низких давлений габариты цилиндров часто получаются настолько большими, что обеспечить при термообра ботке высокие механические -характеристики (предел текучести и др.) не всегда удается.

1,0 г-

				2	А
					А
0	ZOO	WO	BOO	800	ff,Kcc/criz

Рнс. 114. Изменение веса гидравлического агрегата с возвратнопоступательным движением штоков в зависимости от давления жидкости:

1 ~~ [( Т /] = 1 0 0 0	кгс/см! ; 2 — [<7,]	=200 0 кгс/см1 ; 3 — [о^] = 3000		кгс/см3 ;
	4 — [ot]	=	4000 кгс/сы*
Уменьшение	же габаритов	с	увеличением давления	позволяет

получить более высокие прочностные характеристики при тех же марках материалов.

Необходимо освоить при всех режимах работы, включая дли тельные непрерывные, давление не ниже 200 кгс/см2 , имея в пер спективе давления до 1000 кгс/см2 и выше.

Повышение 'уровня применяемых давлений и отработка необ ходимых для этого уплотнительных устройств имеет существенное значение для дальнейшего развития машиностроения.

Для гидропередач с вращательным движением также целесо^ образно повышать уровень применяемого давления жидкости.