Файл: Васильцов Э.А. Бесконтактные уплотнения.pdf

у стенки ламинарного потока, характеризуемого коэффициентом сопротивления Я.л соответственно для окружного и осевого потоков они определяются зависимостями

/Ч

Коэффициент сопротивления A Q определяется зависимостью

д __ 6|і &QI Q “ б2^пРДр ’

где Fnp — проходная площадь уплотнения в торцовом сечении. Следует подчеркнуть, что в отличие от зависимости, получен­ ной в работе [39 ], уравнение (74) не только содержит величину Л^, характеризующую утечку жидкости через уплотнения, но и осно­

в то время как в работе [39] аналогичное выражение имеет вид

Ввыражениях (77) и (78) отношения (jfcJKaa и [jjz jBUCT

представляют собой градиент давления в нормальном направлении в зоне канавки и в зоне' выступа.

Полагая, однако в дальнейшем, что tocz = ^ос_нетрудно осу­

ществить анализ, используя при этом величину 10С вместо 70С. Расчеты по выражениям (74)— (78) позволяют построить за­

висимости А и = f (h) для различных значений ЛQ и а = 90° — ß

86

(рис. 44). Используя кривые, приведенные на этом рисунке, по­ строим универсальную характеристику винтовых уплотнений, представляющую собой изолинии коэффициента сопротивления Л ц

в координатах ß — h (рис. 45). Это позволяет определить опти­ мальные значения этих геометрических характеристик винтового уплотнения, обеспечиваю­ щих минимальное значе­ ние коэффициента Л„ и, следовательно, при прочих равных условиях, макси­ мальное удерживаемое дав­ ление Ар. Зависимость

ßonT от h представлена на рис. 45 штриховой линиёй. Анализ приведенных дан­ ных показывает следую­ щее.

чениям h соответствуют меньшие значения угла ßonT (рис. 46); большим значениям h — большие значения угла ßonT.

4. Значение ßonT в различной степени зависит от h\ для малых значений относительной глубины нарезок, изменяющейся, напри­

больше, чем для больших значений относительной глубины, опре­ деляемых неравенством h > 5,0.

87

5. Минимальное значение Л„ соответствует минимальным зна­

чениям относительной глубины уплотнения h, однако создание уплотнений такого типа затруднительно, так как, например при радиальном зазоре б = 0 , 1 мм, абсолютная глубина нарезки

уплотнения при оптимальной относительной глубине /гопт = 5,0 составляет всего /іопт = 0,4 мм.-

6 . Значение /г, определяющее минимальное значение Ли воз­ растает пропорционально критерию Рейнольдса R e „ = - ^ - ;

ß.epad

Рис. 45. Универсальная характеристика винтовых уплотнений (рис. 46) с ленточной нарезкой для случая Reg = 0

с ростом угла подъема винтовой линии эта зависимость становится не столь существенной.

7. При работе винтовых уплотнений в зоне ламинарных ре­

жимов оптимальным значением 10С является величина toc = 0,5. В зоне турбулентных режимов величина Л„ несколько улучшается

к турбулентному происходит при меньших значениях критерия Рейнольдса Reu. _ 9. Для малых величин относительной глубины уплотнения h

(h ^ 3 ,0 ) незначительное его уменьшение приводит к значитель­ ному росту коэффициента сопротивления А и. В зоне больших зна­

чений h (h > 3,0) такое же увеличение ~к приводит к гораздо мень­ шему увеличению Ли.

88

10.Оптимальная геометрия винтового бесконтактного уплот­ нения, работающего в ламинарных режимах, отличается от опти­ мальной геометрии винтового уплотнения, работающего в зоне турбулентных режимов.

•11. Уплотнение, которое должно работать как в зоне ламинар­ ных, так и в зоне турбулентных режимов, должно быть изготов­ лено с меньшими углами подъема винтовой линии.

12.Влияние іос на величину Л„ при больших значениях h

первый член которого соответствует выражению (72), получен­ ному в работе [48].

Области работы винтовых уплотнений. Полученные теоретиче­ ские выводы позволяют определить области работы винтовых уплот­ нений. Рассмотрим эти области для двух случаев работы вин­ товых уплотнений: 1) при нали­

чии утечек жидкости AQ через уплотнение; 2 ) при нулевых утечках жидкости. Зависимость (74а) показывает, что в диапа­ зоне определенных величин критерия Рейнольдса Reu коэф­ фициент сопротивления Лц не зависит от указанного парамет­ ра.

В работе [62] было пока­ зано, что ламинарный режим

движения жидкости в кольцевых .концентричных уплотнениях, в

определяющее предельное значение критерия Рейнольдса, выше которого в каналах винтовых уплотнений существуют вихри Тей­ лора.

89

На рис. 47 приведены теоретические и опытные данные, отно­ сящиеся к уплотнениям, основные характеристики которых пред­ ставлены в табл. 6 .

уравнению (72) для уплотнения с ленточной нарезкой № 2, а кри-

Рис. 47. Зависимость коэффициента сопротивления А и от критерия Рей­ нольдса Re„

вая 2 — для уплотнения с ленточной нарезкой № 1 . .Опытные кривые для указанных типов нарезок соответственно показаны кри­ выми 5 и 4. Эмпирическая кривая 3 построена на'основании опыт­

90