Файл: Васильцов Э.А. Бесконтактные уплотнения.pdf

ной области работы, когда Reoc —> 0, а А —>сю коэффициент эф­ фективности уплотнения %->о = 0,5.

Для развитой турбулентной области работы, когда Reoc —> оо,

При п ф 0 коэффициент эффективности кольцевых уплотнений может быть определен по формуле (56). Как было показано выше, при наличии вращения одной из поверхностей затрачивается дополнительная энергия в виде потерь цилиндрического дискового трения (п. 11). Можно полагать, что именно эта мощность приводит

кснижению утечки жидкости от величины Q, имевшей место при

п— 0, до величины Qn, которая имеет место при п ф 0. Используя, как и ранее, зависимость (10а) для определения

протечек жидкости через кольцевое уплотнение и заменяя в ней

С другой стороны, энергия цилиндрического дискового трения, которая в данном случае может быть полностью отнесена к поте­ рянной энергии, определяется зависимостью

Значения А, Аа и с/ зависимости (62) определяются по выра­

64

Анализ приведенных данных показывает, что вне зависимости

вого уплотнения, когда режим движения жидкости в кольцевом зазоре является турбулентным.

На практике встречаются и другие случаи работы уплотнений этого типа.- Коэффициент эффективности уплотнения для этих случаев может быть определен аналогичным способом с исполь­

В заключение настоящего раздела следует отметить, что хотя вышеприведенный анализ работы кольцевых уплотнений теоре­ тически более обоснован, практическое его использование затруд­ нено из-за необходимости оперирЪвания двумя видами коэффи­ циента эффективности — для п — 0 и п ф 0. Для исключения

этого затруднения эти два случая условно объединим, отнеся величину потерь энергии, обусловленную всеми протечками жидкости через уплотнение, к потерям, обусловленным только цилиндрическим дисковым трением.

Использовав зависимости (10а) и (56), определим сумму потерь энергии

V - 2 6 0

учитывая которую коэффициент эффективности кольцевого уплот­ нения получаем в виде зависимости

1

При этом переходная зона, в пределах которой существует функ­

Для увеличения коэффициента сопротивления кольцевых уп­ лотнений ряд авторов [27, 34] рекомендует использовать уплот­ нения с кольцевыми цилиндрическими канавками. При этом пред­ полагается, что сопротивление увеличивается в результате после­ довательного расширения и сужения потока. Тем самым при­ веденный коэффициент сопротивления таких уплотнений будет определяться не только потерями на трение по длине уплотнения, но и суммарными потерями на входе в кольцевой зазор и выходе из него, а также потерями на вихреобразование в углах расточки цилиндрических канавок. Однако такой подход к работе кольце­ вых уплотнений с цилиндрическими канавками в ряде случаев не может быть оправдан, так как наличие кольцевых канавок увеличивает приведенный зазор в уплотнении

п=1 (Т + h)

что уменьшает потери на трение по его длине, ввиду уменьшения поверхности контакта движущегося в осевом направлении потока

66

жидкости с поверхностью уплотнения. Поэтому в зависимости от режима работы такого уплотнения наличие цилиндрических ка­ навок может привести как к увеличению, так и к уменьшению коэффициента сопротивления. При этом поскольку зона сопри­ косновения движущегося в осевом направлении потока жидкости с поверхностью уплотнения зависит от соотношения размеров I, Іи /2, 6 0 и 61 (см. табл. 1), то и приведенный коэффициент сопро­ тивления Л,пр будет зависеть от указанных величин. Под приве­ денным коэффициентом сопротивления Хпр принимается [коэф-

фициент суммарных потерь, характеризующий суммарные потери на входе в уплотнение и на выходе из него, а также потери на тре­

ченные для четырех видов кольцевых уплотнений с цилиндриче­ скими канавками. Из рисунка видно, что в зоне ламинарных режимов коэффициент сопротивления А,пр таких уплотнений го­ раздо меньше аналогичного коэффициента для гладких кольцевых уплотнений, определяемых уравнением (13а), Очевидно, что для

ний или нижний предел этой величины в зависимости от требований к надежности уплотнения, значения окружной скорости и наличия

68