Файл: Куинджи А.А. Автоматическое уравновешивание роторов быстроходных машин.pdf

командное давление р0 = 40 кгс/см2; площадь рабочей камеры устройства принудительного центрирования У-'к =12,5 см2; первая критическая скорость сокр=140 1/с;

скорость режима уравновешивания со = 125— ;

С

масса ротора, приведенная к цапфе, ш = 0,3 кгс-с2/см; жесткость уплотнений устройства /\ = 8-103 кгс/см; эксцентриситет массы ротора е= 0,62 см.

Отсюда коэффициенты для уравнения (156) равны:

Анализ этих результатов показывает, что при выбранных па­ раметрах устройств принудительного центрирования и гидравли­ ческой системы дистанционного управления ими время сраба­ тывания устройств является вполне приемлемым для успешного уравновешивания гибкого ротора на ходу, что подтверждается результатами экспериментальных исследований.

ВЫБОР УПЛОТНЕНИЙ ДЛЯ УСТРОЙСТВА

Наиболее важной проблемой при проектировании устройст­ ва принудительного центрирования является выбор надежного работоспособного уплотнения рабочих камер.

128

На практике уплотнения считаются герметичными, если пос­ ле длительной работы неподвижного уплотнения пли после зна­ чительного числа перемещений в подвижном уплотнении утечка не обнаруживается визуально.

По принципу работы уплотнения можно разделить на две основные группы: уплотнения, в которых контактное давление, необходимое для герметизации, достигается за счет предвари­ тельного сжатия материала и практически не изменяется под влиянием рабочего давления жидкости (прокладка, набивка сальника), уплотнения, в которых за счет предварительного сжа­ тия материала достигается лишь начальное контактное давление, которое увеличивается под влиянием рабочего давления (ман­ жеты, уплотнительные кольца).

Для сохранения герметичности контактное давление на еди­ ницу площади должно быть больше, чем рабочее давление уп­ лотняемой жидкости.

В уплотнениях первой группы предварительное сжатие до­ стигается при помощи затяжки фланцев или сопряженных дета­ лей. Больший эффект достигается, если использовать упругие свойства материала.

Уплотнения второй группы изготовляют из упругого практи­ чески несжимаемого материала (резины), поэтому давление жидкости гидравлически передается через материал уплотнения на контактную поверхность. Контактное давление возрастает с увеличением давления жидкости. Небольшое начальное давле­ ние от натяга при сборке узла должно гарантировать герметич­ ность соединения при отсутствии рабочего давления жидкости.

При выборе уплотнений для устройств принудительного цент­ рирования необходимо иметь в виду условия работы уплотне­ ния — его нельзя отнести ни к подвижным, ни к неподвижным типам уплотнений, так как уплотняемые элементы устройства совершают лишь эксцентричное смещение друг относительно друга. В неподвижных уплотнениях отсутствуют трение и износ от истирания. Очень часто происходит относительное перемеще­ ние деталей из-за наличия допусков и упругих деформаций, воз­ никающих под действием рабочего давления. Эти смещения ма­ лы, но учитывать их необходимо. Создать надежное уплотнение подвижных деталей значительно сложнее, чем неподвижных. Подвижное уплотнение не только должно быть герметичным, но и должно создавать минимальное трение. Это ограничивает воз­ можность повышения контактного давления и затрудняет герме­ тизацию. Отклонение сопряженных с уплотнением деталей во время движения или при боковой нагрузке также затрудняет со­ хранение герметичности. Особенно чувствительны к этому ме­ таллические уплотнения.

На рис. 90 показано уплотнение кольцом прямоугольного се­ чения из упругого материала, которое передает рабочее давле-

129

шіе на контактную поверхность. Трение этого уплотнения при высоком давлении меньше, чем у манжеты с Ѵ-образным сече­ нием, а при малом давлении — больше, поскольку манжета име­ ет более эластичную усовую часть и создает меньшую контакт­ ную нагрузку.

Рис. 90. Уплотнение кольцом прямоугольного сечения:

а—до сборки; б—после сборки при пулевом давлении; о— после сборки при максимальном давлении

Дальнейшим усовершенствованием таких колец являются кольца круглого сечения, которые получили широкое распрост­ ранение, так как обладают следующими преимуществами: кон­ струкция проста, пригодна для неподвижных и подвижных уп­ лотнений, имеет небольшие габариты и вес, не требует подтяж­ ки в эксплуатации, создает относительно небольшую силу трения и обладает удовлетворительной герметичностью. Однако такая конструкция требует более жестких допусков и чувстви­ тельна к загрязнению в случае подвижного уплотнения.

Рис. 91. Конструкция и основные размеры уплотнения с кольцом круглого сечения:

а—уплотнение отверстия; б—уплотнение штока; а—конструкция канавок; г— кольцо в рабочем состоянии

Конструкция и основные размеры такого уплотнения показа­ ны на рис. 91.

Для уплотнения рабочих камер устройства принудительного центрирования были выбраны кольца круглого сечения, исходя из преимуществ такого типа уплотнений.

130

Материал уплотняющего узла зависит от рабочего давле­ ния, скорости движения, природы уплотняемых поверхностей и допустимых утечек. Для уплотнительных колец необходим элас­ тичный материал — резина и подобные ей материалы. Резина может допускать значительное удлинение без разрушения. Во многих случаях, когда невозможно устранить затягивания в за­ зор, требуется большая твердость резины. Эта твердость являет­ ся функцией предела прочности и относительного удлинения. Желательно, чтобы предел прочности был больше 140 кгс/см2при удлинении не менее 500%- Резина применяется натуральная, бутиловая, силиконовая и др. Чистота обработки трущихся по­ верхностей, сопряженных с кольцом, желательна V10, но не ме­ нее V9, а стенок и дна канавки — не менее Ѵ7. При монтаже уплотнительное кольцо подвергают предварительной деформации

.по сечению, рассчитанной по выражению

Но для расчета уплотнения устройства принудительного цент­ рирования в эту формулу надо внести некоторую поправку, так как d — величина переменная, зависящая от нагрузки, которую несет уплотнение и которая изменяется в процессе вращения ро­ тора. Чтобы определить значение относительной деформации сечения уплотнения, необходимо знать, как изменится диаметр поперечного сечения.

В случае установки круглого кольца в канавку с растяжени-

131

см по внутреннему диаметру высота сечения уменьшится тем больше, чем больше степень растяжения.

Рис. 92. График изменения поперечно­ го сечения круглого кольца при его растяжении по внутреннему диаметру (твердость резины по Шору 10):

/—по расчету; 3—по замеру новых сухих колец; Р—по замеру после вымывания пла­ стификатора

% растяжения по внутреннему диаметру

Форма сечения кольца изменится с круглой на овальную. Это может вызвать негерметичность соединения вследствие того, что фактическая высота сечения и сжатие станут меньше расчетных и может появиться зазор между уплот­

нением и стенкой.

рис. 93. Зависимость сечения кольца от твердости резины пока­ зана на рис. 94.

Поэтому при расчете уплотнения с кольцом круглого сечения необходимо учитывать уменьшение высоты сечения кольца.

132