ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.06.2024
Просмотров: 110
Скачиваний: 1
Следует отметить, что приведенные в настоящем разделе дан ные о влиянии неравномерности элементов нарезок на винте и втулке на эффективность уплотнения получены в результате иссле дований влияния, раздельных z, h и а . При совместном использо
вании |
приведенных |
здесь оптимальных значений |
гв /опт |
, |
|
|
|
|
\ |
|
|
\-т |
—)“ |
Ви ( \—М/ О ^ П 2 Т |
не /следуетО П Т ожидать сложения этих влияний, |
|
|
\ |
|
||||
поскольку во всех трех рассмотренных случаях причина увеличения эффективности уплотнений одна — увеличение неравномер ности потока в каналах уплотнения и нет оснований ожидать зна чительного увеличения этой неравномерности при одновременном использовании, например неодинаковых значений z и а на винте и втулке.
2 6 . Г е о м е т р и ч е с н и е р а з м е р ы и н р и т е р и й Р е й н о л ь д с а
Основой расчета уплотнений любого типа является возмож ность распространения эмпирических зависимостей, полученных на основании ограниченного числа экспериментальных данных, на более широкий диапазон значений по геометрическим и гидро динамическим параметрам. Естественно, что при этом должны быть соблюдены основные требования теории подобия — сохранение по стоянными критериев и симплексов подобия.
Для определения зависимостей, позволяющих распространить полученные выше данные на большую область значений диаметров уплотнения и значений критерия Рейнольдса, были проведены экспериментальные исследования уплотнений, основные харак теристики которых приведены в табл. 12.
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т аблица 12 |
||
Геометрические характеристики лабиринтно-вихревых уплотнений |
|||||||||||||||
і * |
сз S |
_ 2 |
С |
|
** |
О |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
я |
Л |
рч |
2 |
И |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
° |
я ^ |
Іо |
Я5 ІлЕк Л |
СО |
|
|
Л |
б |
|
Г, |
|
|
и6 |
||
|
а |
_ |
a |
|
|
|
|
|
|
||||||
Ё £ |
|
сз о. |
|
|
|
О |
N |
|
|
|
|
R e |
|
= |
------- |
„ 3 = « |
ѵо 5 |
|
о.о |
|
|
ч |
|
|
d ■ d |
|
|
и V |
|||
І о о ° ; а |
5. о |
|
ä |
|
|
|
|
||||||||
3 g |
É? « |
п г0 |
Н |
о" |
« |
а |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U о. |
П. со |
Ь- с ч t C ' |
~ еі |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
5 0 |
1 , 0 |
0 , 1 0 |
1 6 1 , 5 |
|
|
|
|
|
2 6 2 |
|
3 9 3 |
7 8 6 |
|||
6 0 |
1 , 2 |
0 , 1 2 |
4 4 7 , 5 |
|
|
|
|
|
3 7 8 |
|
5 6 6 |
1 1 3 2 |
|||
7 8 |
|
|
|
|
|
1 2 |
0 , 0 2 0 , 0 0 2 |
|
|
|
|
|
|||
7 5 |
1 , 5 |
0 , 1 5 |
6 1 3 , 3 |
|
|
|
|
|
5 1 4 |
|
7 7 0 |
1 5 4 0 |
|||
1 0 0 |
- 2 , 0 |
0 , 2 0 |
1 2 7 3 |
|
|
|
|
|
1 0 5 0 |
1 5 7 2 |
3 1 4 4 |
||||
П р и м е ч а н и е . |
Критерий |
Рейнольдса Re^ меняет свои |
значения |
за счет |
|||||||||||
изменения частоты вращения вала уплотнения |
п |
|
равного 1000, |
1500, 3000 об/мин |
|||||||||||
|
|
||||||||||||||
136
|
Обработка экспериментальных данных при обычных для этого |
||||||||||
случая |
критериях |
A Q |
= |
f |
(ReQ) (Reu = ѵаг) |
и А |
и = |
f |
(Reü) |
||
(ReQ = |
0) позволила |
построить обобщающие зависимости |
|
A Q = |
|||||||
= |
f |
(Re„) для ReQ = |
const поскольку и A Q и Re„ |
являются функ |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
цией основной геометрической характеристики уплотнения;— его q
|
f |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
диаметра. |
|
|
|
примера |
на |
рис. 79 показана зависимость |
Л |
|
= |
|||||||||||||||||
— |
В качестве |
|
||||||||||||||||||||||||
|
(Reu), |
|
полученная |
для |
четырех |
диаметров |
|
уплотнения |
||||||||||||||||||
(табл. |
12). |
Опытные |
|
данные |
показывают, |
что |
вне |
|
зависимости |
|||||||||||||||||
от |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Л„ |
изменения его диаметра |
||||||||||
частоты вращения винта уплотнения,A q = |
||||||||||||||||||||||||||
и— |
связанного |
с |
ними |
критерия |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Рейнольдса ReQ зависимость |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|||||||||||||
|
/ (R eJ |
указанных |
в |
табл. 12 |
|
\ |
д |
|
|
|
RBQ~0 |
|
|
|
|
|||||||||||
уплотнений |
|
может |
быть объеди |
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
нена единой |
|
— |
М |
|
|
|
|
( |
102) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Qпрямой типа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
Л |
|
|
Re" |
|
|
|
|
|
|
|
\ V |
с |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
При |
ReQ = |
|
|
|
|
|
за |
|
|
d £ |
\ |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
10 |
указанная |
|
|
|
Кс |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
висимость имеет вид |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
ЛQ |
~ |
Re?/2 |
|
|
|
(102а) |
|
|
|
|
у |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
- |
|
650 |
|
' |
|
|
|
|
|
|
- |
|
- |
- |
- |
X — |
|
|||||
Распространение |
этой связи |
|
8 |
|
|
|
- |
|
-Ö - \ |
- |
V |
|
|
|||||||||||||
на 10- |
|
|
|
|
|
|
\ |
|
|
|
|
|||||||||||||||
диапазон значений 1,0 ==s; Re0 sg 50 |
|
|
|
|
|
|
|
Л |
|
|
|
|
||||||||||||||
позволяет |
для •диапазона |
100 ^ |
|
|
|
|
|
|
|
Л |
|
|
|
|
||||||||||||
^ |
Re„ ==S 1200 |
получить |
эмпири |
|
|
|
|
|
|
|
|
0С |
|
|
\ |
|||||||||||
ческую |
зависимость |
|
(102) |
в виде |
|
|
Б |
8 |
10J |
|
|
|
|
ч |
|
|||||||||||
|
|
AQ= 200 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
Re» |
||||||||||
выражения |
|
|
|
" Ren |
|
|
(103) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. |
79. Зависимость коэффициента |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Re3 |
|
|
сопротивления |
A Q о т |
критерия Re„ |
|||||||||||||
позволяющего с точностью ±10% |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
определить |
Q коэффициент |
сопро |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
М |
|||||||||||||
тивления |
A |
|
уплотнений, |
геометрические |
параметры |
|
|
|
||||||||||||||||||
|
. которых |
|||||||||||||||||||||||||
подобны параметрам уплотнений, приведенных в |
табл. |
12. |
За |
|||||||||||||||||||||||
висимость (103) показывает также, что величина коэффициента |
|
|
||||||||||||||||||||||||
функции |
(102) |
зависит |
и |
от |
критерия |
протечек |
ReQ. |
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
В случае отличия геометрических параметров проектируемого |
||||||||||||||||||||||||
уплотнения от указанных в табл. 12, следует провести перерасчет зависимостей в соответствии с данными, приведенными в преды дущих разделах.
Следует отметить, что формула (103) справедлива лишь для ламинарной области работы в случае наличия вихрей Тейлора и протечек жидкости через уплотнение. В тех случаях, когда основ
ное влияние на коэффициент A |
Q |
оказывают не |
вихри Тейлора, |
|
а осевой поток жидкости, закон, |
связывающий A |
Q |
с ,Reu и ReQ, |
|
|
|
|
|
|
137
изменяется и для |
диапазона |
значений 50 ==£; Re^ |
100 и |
200 ==£ |
==с Re„ =si 1200 он |
может быть выражен эмпирической |
зависи |
||
мостью |
а Q= |
ReQl / R e / |
|
|
|
П5 |
|
|
|
Дальнейшее увеличение протечек жидкости приводит к тому, что окружной критерий Рейнольдса фактически перестает оказы вать влияние на величину коэффициента A Q, значение которого
в диапазоне ReQ > |
100 уже не зависит от Re„ и определяется рро- |
стой эмпирической |
зависимостью |
|
40 |
|
Л<з — R e„ |
При нулевых утечках, характеризующихся равенством Reg = = О; коэффициент сопротивления Л„ изменяется пропорционально изменению диаметра уплотнения. Вводя в рассмотрение относи
тельную величину коэффициента сопротивления Лц, равную Лы =
л |
и (d |
= 50 мм) |
и |
определяя функцию |
Лц = |
|
d |
где |
относн- |
||||
|
|
||||||||||||
|
*4 (<' = <'/) |
/ (’ ), |
|||||||||||
|
|
d |
|
|
|
|
|
d — |
“ .60М М |
|
|||
тельный диаметр |
|
определяется |
отношением |
|
di |
путем |
|||||||
|
получить |
||||||||||||
обработки |
экспериментальных |
данных |
можно |
|
зависи |
||||||||
мость |
Лц = |
d |
Ѵ=, |
справедливую |
в |
диапазоне |
0 < Re„ |
800, и |
|||||
выражение Ац = |
d, |
справедливое в диапазоне |
800 << Reu |
2000. |
|||||||||
Не |
рассматривая особенности |
работы лабиринтно-вихревых |
|||||||||||
уплотнений в областях, находящихся за пределами вышеприве денных экспериментальных неравенств, отметим, что указанные диапазоны фактически охватывают всю реальную возможную об ласть работы уплотнений такого типа.
2 7 . О с о б е н н о с т и п р и м е н е н и я д и н а м и ч е с к и х р а д и а л ь н ы х у п л о т н е н и й
Как уже было отмечено выше, конструкционные параметры винтовых и лабиринтно-вихревых уплотнений (угол подъема вин товой линии а , число заходов нарезки г и диаметр уплотнения d) взаимосвязаны между собой, поэтому определение оптимальных значений этих параметров имеет ряд особенностей.
Условия входа и выхода. Характеристики динамических уплот нений, представленные в п. 15—26, получены для весьма длинных уплотнений, относительные геометрические размеры которых ме
нялись .в |
б |
пределах |
2,0 ^ ^ |
4,0; 1 •10-3 |
^ - - ^ 2 -ІО-3, |
5 - ІО-4 ^ |
5 •10_3. |
** |
неравенство |
показывает, что |
|
|
Последнее |
величина относительного зазора уплотнений ( - J - ) незначительна
П8
и поэтому для таких уплотнений справедлива зависимость-ду-= = const. Однако в тех случаях, когда длина уплотнения находится
в пределах 1 •10~2 |
sS 1•ІО"1, для динамических винто |
вых и лабиринтно-вихревых уплотнений следует вводить поправку учитывающую, как и в случае кольцевых уплотнений, особенности условий движения жидкости на входе в уплотнение и выходе из него.
Вводя параметр
~ т |
^ Q i - > со |
представляющий собой отношение коэффициента сопротивления уплотнения бесконечной длины к аналогичному коэффициенту для уплотнения, длина которого стремится к нулю, и обрабатывая опытные данные для ReQ >• 10, получим зависимость
A Q = 1,1 == const,
справедливую для винтовых уплотнений, и выражение
A Q = 1,38 = const,
справедливое для лабиринтно-вихревых уплотнений.
При 0 ReQ «s; 10 величина A Q зависит от ReQ и может быть определена по выражениям .
A Q = 1,05 Re°Q'05 и A Q = l,27Re°Q’05,
первое из которых может быть использовано при расчете винто вых, а второе— при расчете лабиринтно-вихревых уплотнений.
Для предельного случая нулевых утечек через уплотнение
справедлива зависимость |
A Q = ’ 1,0 = |
const. |
динамических |
|
Особенности |
выбора оптимальных |
параметров |
||
уплотнений. В |
п. 18 была |
показана |
зависимость |
угла подъема |
винтовой линии нарезки уплотнения от диаметра уплотнения и осе вого. шага нарезки
ß = arctg ^ - = a r c tg - ^ J . |
. (104) |
Отметим, что величина осевого шага 50с зависит от размеров ходового винта токарного станка и поэтому не может быть выбрана произвольной *, в то время как величины ß и г должны быть
* Отечественные токарно-винторезные станки позволяют получить нарезки со значениями S ' c, равными 10, 11, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 28, 32, 36, 40, 44,
48; 56, 64, 72, 80, 88, 96, 112, 128, 144, 160, 176, 192, 200, 224 и 240 мм.
139
