Файл: Вуколов В.М. Детали из пластмасс в пневмогидравлических системах.pdf

что приводит к значительному уменьшению трения. В целях сни­ жения разогрева от трения широко применяют охлаждение обыч­ ной эмульсией масел или обдувку сжатым воздухом. Воду можно применять в том случае, если обрабатываемая пластмасса в ней не набухает.

Большое значение, особенно в массовом производстве, для по­ вышения производительности труда при обработке резанием имеет применение зажимных приспособлений и кондукторов. Для сохранения качества поверхности все острые края и неров­ ности приспособлений необходимо закруглять и сглаживать, а на металлических кондукторах и приспособлениях в местах соприкосновения с пластмассовой деталью приклеивать фла­ нель, резину или круглую мягкую прокладку.

Как правило, при изготовлении полимерных уплотнителей приходится применять операцию сверления, представляющую при работе с пластмассами известные трудности. Для сверления используют вертикально-сверлильные станки, аналогичные при­ меняемым в металлообработке. Большое значенйе имеет правиль­ ный выбор конструкции сверла, режима обработки и смазочного материала. На основании опыта по обработке пластмасс уста­ новлено, что необходимыми условиями качественного сверления являются большое число оборотов, небольшие подачи на один оборот и частый подъем инструмента. При сверлении термопла­ стов — (полиэтилена, капролона, фторопласта и др.) стандарт­ ными сверлами наблюдается явление затягивания сверла в ма­ териал и его заедание. Изменение геометрии заточки сверла поз­ воляет ликвидировать и этот недостаток. Угол наклона канавки должен быть равен 15— 17°; угол при вершине— до 70°, задний угол — 4—8°.

Следует иметь в виду, что диаметр отверстия в деталях или листах из пластмасс может уменьшиться после сверления на (0,05—=—0,1) 10" 3 м, поэтому обычно берут сверло с диаметром больше диаметра обрабатываемого отверстия на указанную ве­ личину. Скорость сверления для большинства пластмасс при небольших глубинах резания, малых диаметрах (до 5-10" 3 м) отверстий и хорошо заточенном инструменте может быть доведена до 3000—5000 об/мин.

Во всех случаях при сверлении пластмасс величину подачи сверла определяют опытным путем. Признаком правильной по­ дачи является гладкая непрерывная спиральная стружка (у термо­ пластичных материалов). Большинство пластмасс можно сверлить без применения смазки: тонкая струя сжатого воздуха является хорошим средством для охлаждения сверла при высоких скоро­ стях сверления, обеспечивает удаление стружки и очищает де­ таль. При сверлении небольших партий деталей сверло можно смазывать, проводя его через кусок мыла после каждых четырех или пяти ходов. Если сверление ведется с высокой скоростью вращения инструмента, нужно употреблять эмульсии масел или

раствор мыла. Для сверления глубоких отверстий рекомендуется осуществлять также интенсивную смазку.

Следует отметить, что обработка изделий из пластмасс, арми­ рованных металлом, имеет свои особенности. Так, например, под­ резка торца уплотнителя, запрессованного в корпус стального клапана, сопряжена с определенными трудностями, ибо в этом случае металл и пластмасса чередуются. Практика показала, что при малых подачах чистоту поверхности торца металлопластмас­ сового клапана можно получить при обработке обычным инстру­

в-ь

Рис. 28. Резец для подрезки торца метал­ лопластмассового клапана

ментом из быстрорежущей стали или твердых сплавов^ Однако при этом происходит наволакивание мелкой металлической стружки на поверхность уплотнителя, что легко можно видеть при небольшом увеличении. Наличие микростружки на поверх­ ности уплотнителя является источником разрушения пластмас­ совой подушки, а в редукторах и предохранительных клапанах — значительно увеличивает негерметичность посадки клапана на седло.

В целях устранения этого недостатка при окончательной под­ резке торца металлоплдстмассового клапана рекомендуется при­ менять резец, показанный на рис. 28. Геометрия заточки этого резца такова, что исключает попадание микростружки на уплот­

68

ГЛАВА III

ВЫБОР И РАСЧЕТ ПЛАСТМАССОВЫХ УЗЛОВ

ВКОНСТРУКЦИЯХ ПНЕВМОГИДРОСИСТЕМ

§II. Применение полимеров в клапанах арматуры

Надежность и экономичность любого технологического или рабочего процесса с применением рабочей среды под давлением зависит в первую очередь от исправного состояния многочислен­ ной и разнообразной арматуры: запорной, регулирующей и предо­ хранительной. Это особенно важно при эксплуатации тяжелых транспортных машин и в химической промышленности.

Надежность работы арматуры определяется герметичностью ее уплотнительных устройств. Кроме того, надежность работы арматуры высокого давления будет зависеть в первую очередь от рабочей темпераруры и давления рабочей среды, качества ма­ териала, совершенства конструкции деталей, качества изготовле­ ния и качества эксплуатации и ремонта. __

Для герметичности уплотнений требуется создать минимальный зазор, препятствующий проникновению рабочей среды. Вели­ чина этих зазоров зависит от физических свойств уплотнитель­ ных поверхностей, взаимодействия их с рабочей средой, харак­ тера операции с арматурой (создание герметичности вновь, обрыв струи газа в процессе работы, поддержание уже достигнутой

-герметичности и т. д.). Обеспечение требуемой герметичности производится тщательной подгонкой уплотнительных поверх­ ностей, дополнительным прижатием их с усилием, зависящим от большого количества факторов (материала уплотнительных по­ верхностей, температуры, влажности и т. д.). Влияние всех этих факторов еще недостаточно изучено, но при выборе материала уплотнителя учитывается на основании экспериментальных дан­ ных.

Всовременной арматуре высокого давления наиболее возмож­ ным местом утечки рабочей среды является седло-клапан, по­ этому решающей задачей при проектировании арматуры является правильный выбор основных параметров уплотнительного устрой­ ства, определяющих его герметичность (усилие прижатия кла-

70

Пана к седлу, температура среды и т. д.). Кроме того, на уплот­ нение между седлом и клапаном может существенно влиять его смещение относительно положения, которое он занимал после притирки или после первоначальной сборки. Большое значение на плотность соединения клапанного устройства оказывает ха­ рактер рабочей среды, ее температура. Для практической оценки вопросов обеспечения надежной работы арматуры с различными конструкциями клапанных устройств рассмотрим некоторые фи­ зические явления, происходящие на поверхностях контакта кла­ пана и седла. На рис. 29 представлен плоский клапан и седло вентиля. Пусть под клапаном имеется давление сжатого воздуха Ръ а за кла­ паном Р 2. Разница давлений по ту и другую сторону клапана составляет Р 1 —Р 2■В результате снизу на кла­ пан будет действовать сила, равная произведению разности давлений на площадь клапана. Чтобы клапан не поднялся над седлом, к нему необхо­ димо приложить противоположно

направленную силу Qh которая бу­ дет равна

Если бы уплотнительные поверхности клапана и седла были абсолютно хорошо притерты и зазора между ними бы не было, не было бы также и утечки среды. Однако в действительности даже при нулевой обработке уплотнительных поверхностей при самой лучшей притирке на них имеются царапины, выступы, хорошо видимые в микроскоп. Эти неровности создают зазоры между клапаном и седлом, для уменьшения которых приходится дополнительно применять усилие, прижимающее клапан к седлу. Величина этого дополнительного усилия Qyn зависит от боль­ шого количества факторов, меняющихся по значению в зависи­ мости от данных конкретных условий. Очевидным является то обстоятельство, что при равных условиях обработки дополни­ тельный нажим несколько меньше для клапанов с пластмассовым уплотнителем, чем с металлическим.

Рассмотрим два случая работы клапана: нажатие клапана на седло при наличии под клапаном сжатого воздуха и при отсутствии разности давлений по обе стороны клапана (работа без уплотняю­ щей среды). Рассмотрим представленный на рис. 29 разрез пло­ ского уплотнителя. Чистая поверхность клапана и седла обычно покрыты слоем адсорбированных (присоединенных) из окружаю­ щей среды молекул, что также оказывает влияние на процессы истечения рабочей среды. При длительном воздействии окружаю­ щей среды слой адсорбированных молекул увеличивается

71

и постепенно происходит изменение химического и физического строения рассматриваемой поверхности. Однако в наших рассужде­ ниях действие адсорбированных молекул не учитывается, так как практическое их влияние незначительно. Известно, что незави­ симо от качества обработки контактировать уплотнительные по­ верхности будут не по всей площади, а по отдельным неровностям, величина которых определяется классом чистоты. Таким образом, при увеличении усилия на клапан в отдельных точках контакта напряжения сжатия достигнут предела текучести и произойдет смятие одной или обеих уплотнительных поверхностей. Сила, действующая на клапан в этом случае, может быть представлена в виде суммы:

териала одной из уплотнительных поверх­ ностей на сумму поверхностей койтакта с этими напряжениями;

Оупр S /упр — произведение напряжения в области упругих деформаций на соответствующие площади кон­ такта.

При дополнительном нажатии клапана на седло по точкам контакта происходит деформация поверхности пластмассы и, сле­ довательно, по уплотнительным поверхностям возникают напря­ жения сжатия

__ Qyn

9Ѵерм

2 / i

где S ft — сумма поверхностей контакта.

Эти напряжения сжатия условно назовем удельным давле­ нием герметизации. Чем больше первое слагаемое в уравнении (1), тем больше повреждается уплотнительная поверхность при на­

где di и d 2 — наружный и внутренний диаметры уплотнительных поверхностей клапана и седла.

Принято [15] условно удельное давление нажатия по уплот­ нительным поверхностям подсчитывать по уравнению (2), хотя из-за наличия на поверхностях разнообразных неровностей на­ пряжения по отдельным местам уплотнительных поверхностей различны. Чем лучше обработаны и подогнаны друг к другу поверхности, тем меньше они повреждаются при нажиме.

72