Файл: Макаров Г.В. Уплотнительные устройства.pdf

растягивает лопасть, то надежность действия лопасти понижается. Примерное распределение давления на запирающих поверхностях манжеты d X D = 80 X ПО в состоянии покоя при р = =300 кгс/см2 показано на рис. 7.

Разрушение манжет

Выход из строя манжет происходит по причинам усталостного разрушения рабочей лопасти в месте перехода ее в опорную часть или износа запирающей кромки. Это разрушение связано с дей­ ствием сил трения и переменой их направления. Можно считать, что разрушение наступает в результате накопления повреждений и усталостных явлений в резине.

.Разрушение.манжет начинается с постепенного отрыва (выщи­ пывания) небольших частиц резины, выдавливаемой в зазор, затем повреждение увеличивается — распространяется вглубь лопасти и заканчивается прорывом масла через образовавшееся отверстие.

21

Необходимо отметить очень полезное влияние на срок службы * утолщения опорной части манжеты, а также применения фторо­ пластовых шайб, подкладываемых под опорную часть манжеты. Фторопласт заполняет зазор между поршнем и цилиндром на пути выдавливания манжеты и предохраняет ее от разрушения.

Как только фторопластовое кольцо разрушится, начинается раз­ рушение манжеты.

Влияние фторопластовых колец характеризуется следующими *У опытными данными: срок службы манжет (ГОСТ 6969—54) до раз­

такой же манжеты при применении фторопластовых защитных шайб толщиной 3 мм при тех же условиях работы был 34 ч или 102 000 циклов.

Утечка жидкости при применении защитных шайб увеличи­ лась, а нагрев агрегата — заметно снизился.

Некоторые направления усовершенствования манжетных уплотнений.

Наряду с хорошей герметизирующей способностью резиновые манжетные уплотнения обладают и некоторыми недостатками, например малой долговечностью при высоких давлениях, прили­

При низких температурах (ниже —20° С) резина затвердевает и при движении поршня начинается утечка жидкости. При нагреве свыше 120—140° С резина также теряет упругие свойства, стано­ вится пластичной.

К настоящему времени выявились следующие вероятные пути усовершенствования манжетных уплотнений:

1) выработка рациональной формы манжет с усиленной опор­ ной частью;

2)повышение долговечности за счет применения новых более прочных материалов, введения защитных колец из фторопласта;

3)создание новых марок резины, обеспечивающих надежную работу при отрицательных температурах;

4)'создание манжет со специальным наружным покрытием, предохраняющим от прилипания к металлическим деталям при отсутствии движения штоков и поршней.

Повышение долговечности манжетных уплотнений возможно как за счет применения резины с упрочняющей тканевой основой, так и за счет внедрения новых материалов, например фторопласта, капрона и др.

Применение манжетных уплотнений с отводом жидкости из по­ лости уплотнений облегчает условия работы внешней части уплот­ нения, благодаря чему уменьшается утечка жидкости наружу при работе и увеличивается долговечность уплотнений.

2.2

8, ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УПЛОТНЕНИЯ

В дифференциальных уплотнениях используется принцип не­ компенсированных площадей.

Дифференциальным называется такое уплотнение, в котором благодаря его особенностям на уплотняющих поверхностях со­ здается давление, превышающее давление уплотняемой среды. Причем перепад давлений может выбираться по желанию кон­ структора.

Это уплотнение имеет плавающее тело (стержень, кольцо), с одной стороны которого на большую площадь оказывает давле­ ние запираемая среда, выталкивающая его, а с другой стороны это усилие воспринимается уплотнением, имеющим меньшую площадь. За счет разности упомянутых площадей и создается давление в уплотнении, превышающее давление запираемой среды. Соотношение площадей подбирается таким образом, чтобы раз­ ность давлений не была очень малой во избежание утечек и очень высокой во избежание появления больших сил трения.

Дифференциальное уплотнение предназначается для тех слу­

Область применения уплотнений, исходя из давления запи­ раемой среды и скорости перемещения, определяется прочностью деталей и долговечностью уплотнений, а в случае применения сальников — выдавливанием пропитки под нагрузкой, особенно при нагреве. Чем выше давление, тем надежнее герметизация жидкости дифференциальным уплотнением. При малых давлениях запираемой среды, примерно до 10 кгс/см2 , принцип дифферен­ циальное™ проявляется менее резко и уплотнение работает почти как обычный сальник.

Для нормальной работы уплотнений должны быть обеспечены некоторые условия, например:

1)определенное отношение площади, на которую передается давление жидкости, к площади поперечного сечения уплотнительного элемента;

2)свободное относительное движение деталей уплотнения;

3)отсутствие выдавливания уплотнения в зазоры и заклини­ вания подвижных деталей;

4)свободный отвод жидкости в атмосферу, если бы она про­ никла через уплотнение в начале работы.

Различают дифференциальное уплотнение с плавающим стерж­ нем и плавающим кольцом. В качестве материала для уплотнений применяют резиновые кольца с защитными фторопластовыми шайбами, пропитанный пеньковый или асбестовый сальник и др.

23

Дифференциальное уплотнение с плавающим стержнем

Изменение давления по длине уплотнения

где k = — — коэффициент ради-

Рг

ального давления.

Минимальное значение отношения -g- имеем:

где N

24

Корень со знаком минус не имеет смысла, так как отношение будет отрицательное.

в неподвижных соединениях и при небольших скоростях враще­ ния, например в запорных вентилях (ГОСТ 4340—68—-4361—68).

Дифференциальное уплотнение с плавающим кольцом

где pz — осевое давление в уплотнении. Знак плюс у диаметров d и D соответствует трению при движении, повышающему контакт­ ное давление в уплотнении, знак минус — лонижающему. Прини­ маем у диаметров d и D знак минус. '

25