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

для увеличения срока службы машины в целом и создается опре­ деленными условиями эксплуатации не только гидросистемы, но и всей машины. Одним из основных звеньев гидродомкратов являются направляющие антифрикционные втулки. Следова­ тельно, все вышеперечисленные особенности эксплуатации гидро­ приводов с полимерными уплотнителями в равной мере можно отнести и к полимерным направляющим втулкам. Однако следует отметить некоторые характерные условия работы втулок, так как от них зависит обеспечение длительных сроков службы изнашива­ ющихся поверхностей деталей, составляющее центральное звено в общей проблеме долговечности гидродомкратов. Срок службы полимерных направляющих втулок определяется в первую оче­ редь сопротивляемостью износу. Под их износом понимается повреждение поверхностного слоя материала в результате внеш­ них силовых воздействий при трении, сопровождающееся разу­ прочнением материала или изменением геометрических размеров втулки. Функциональные нарушения в работе гидродомкратов, вызванные износом направляющих втулок, лимитируют длитель­ ность нормальной эксплуатации гидравлической системы. Это особенно характерно для грузоподъемных машин, так как повы­ шение скоростей и грузоподъемности транспортных средств обус­ ловливают рост силовой и тепловой напряженности работы тру­ щихся деталей. Проблемные вопросы в области трения и изна­ шивания возникают обычно применительно к экстремальным условиям работы деталей — при повышенных температурах, в агрессивных средах, глубоком вакууме и т. д. Исследования работы гидродомкратов с бронзовыми антифрикционными втул­ ками в различных организациях показали, что условия работы пар трения в них близки к экстремальным. Причем установлено, что появление рисок на поверхности втулок и цилиндров происхо­ дит с первого цикла работы гидродомкрата.

В связи с тем, что рабочая среда для гидропривода с силовыми цилиндрами должна быть особо чистой, в систему устанавли­ ваются специальные фильтры. Однако полностью исключить попадание частиц металла между трущимися поверхностями не­ возможно. В этих условиях на бронзовых втулках и цилиндрах появляются надиры, а в масле частицы металла. Так как поли­ мерные направляющие втулки обладают высокими упругими свойствами, на поверхности их присходит местная обратимая деформация, позволяющая абразивным частицам внедряться, не вызывая разрушения. При изменении температуры окружающего воздуха от 223 до 350 К не происходит ухудшения способности втулок «улавливать» эти частицы.

Следует иметь в виду, что силовые цилиндры при давлениях (ЮО-ьЗОО) ІО5 Н/м2 преодолевают усилия до нескольких десятков тонн, причем с увеличением числа ступеней гидродомкрата про­ исходит увеличение дополнительных поперечных нагрузок. При этих условиях на втулку действуют знакопеременные силы,

37

которые в сочетании с усилиями от действия рабочей среды со­ здают сложное напряженное состояние в материале втулки.

Одновременно с действием знакопеременных нагрузок втулки в процессе работы имеют линейное перемещение с довольно боль­ шими скоростями.

Таким образом, при конструировании силовых цилиндров с пластмассовыми направляющими втулками необходимо знать, что долговечность направляющих втулок определяется их сопро­ тивляемостью износу. Кроме того, направляющие втулки должны быть прочными и эластичными, т. е. сохранять постоянство формы и способность в условиях эксплуатации при определенных на­ грузках многократно упруго деформироваться. Это требование является одним из' важнейших, предъявляемых к материалу, из которого предполагается изготовлять направляющие втулки.

§ 6, Материалы, используемые в конструкциях арматуры

Выбор материала уплотнения зависит от вида и состояния разобщаемой рабочей среды (жидкость, газ, давление, темпера­ тура и Др.), назначения уплотнения и его конструкции. Однако во всех случаях материал должен обеспечивать необходимую герметичность и заданную долговечность.

Для изготовления пневмогидравлической арматуры применяют почти все распространенные в машиностроении материалы..Так, например, для разобщения различных масел, используемых в ги­ дросистемах транспортных агрегатов, применяют вентили, запор­ ный клапан которых выполнен из нержавеющей стали. Корпус вентиля изготавливают, как правило, из силумина или нержаве­ ющей стали,: имеющих меньшую твердость, чем клапан. Для запирания сжатого газа применяют вентили с корпусами из бронзы и клапанами из нержавеющей стали. Там, где не требуется полная герметичность, используют запорные устройства золот­ никового типа, изготовляемые из различных марок стали,

В целях соединения трубопроводов между собой или подсоеди­ нения их к арматуре используют различного вида прокладки, изготовленные из свинца, меди, алюминия, медно-никелевого сплава (монель-металла), нержавеющей стали. Во всех случаях прокладка должна выбираться таким образом, чтобы твердость ее материала была меньше твердости материала ниппеля и шту­ цера. Направляющие втулки гидроцилиндров изготавливают из бронзы (типа бронзы АЖ-9-4 ГОСТ 493—54),

Рассмотрим некоторые материалы уплотнителей.

С в и н е ц —: металл синеватого цвета. Он достаточно мягок, ковок, обладает малой прочностью на разрыв, тягуч. Коррозий­ ная стойкость свинца обеспечивается появлением на его поверх­ ности защитной пленки, которая не разрушается при воздействии агрессивных сред. Благодаря этому свинец широко применяется

3?

Как прокладочный материал для соединения трубопроводов, транспортирующих агрессивные среды. При изменении темпе­ ратуры механические свойства свинца резко меняются.

М е д ь м а р к и Ml и М3 широко используется для про­ кладок. Этот материал содержит 0,1—0,5% примесей и обладает способностью пластически деформироваться. Перед установкой в соединения прокладки из меди отжигаются. Диапазон давлений рабочей среды, при которых используются медные прокладки, очень велик и находится в пределах от 0 до 4000-10* Н/м2.

А л ю м и н и й — металл серебристого цвета с легким синеватым оттенком. Он обладает большой пластичностью, усту­ пая в этом отношении только золоту и серебру. Алюминий легко окисляется с образованием окисной пленки повышенной плот­ ности, предохраняющей его от дальнейшего окисления, под­ дается механической обработке, что позволяет изготовлять различные по форме поперечного сечения прокладки. Он приме­ няется в гидравлических и пневматических системах для уплот­ нения соединений трубопроводов при давлении до 60-10* Н/м2.

и 1,5% марганца. Он не подвержен атмосферной коррозии, воз­ действию минеральных масел и обладает относительно высокими механическими свойствами при высокой температуре. Как про­ кладочный материал монель - металл применяется для соедине­ ния трубопроводов, транспортирующих агрессивную среду при давлении до 100-10* Н/м2.

Р е з и н а — продукт, получаемый при смешении каучука с наполнителями и другими ингредиентами с последующей вулка­ низацией. Вулканизацию применяют для придания резине меха­ нической прочности, высокой эластичности и стойкости к раство­ рителям. Свойства резины определяются свойствами и относи­ тельным количеством основных компонентов (каучука, серы, наполнителей, противостарителей и т. д.), режимом изготовления резиновых смесей, степенью и способом их вулканизации. Так, эластичность резины зависит от количества присутствующей в ней серы, в связи с чем резина подразделяется на мягкую (2— 8% серы), средней твердости (12—20% серы) и повышенной твердости (25—60% серы). Добавка газовой сажи способствует повышению прочности резины, а добавка пластификаторов — по­ вышению ее морозостойкости. Резине свойственна упругая (вы­ сокоэластическая) деформация, пределы практически обратимой деформации резины в 20—30 раз больше чем у стали. Ее способ­ ность к упругим деформациям зависит от температуры. Высокой объемной упругостью резина напоминает жидкость.

Высокая эластичность, достаточная прочность, химическая стойкость по отношению к рабочей среде, а также температуро­ устойчивость резины позволяют широко использовать ее как прокладочный материал. В расчетах резину с достаточной

39

точностью можно принимать несжимаемой. Чтобы она могла сжи­ маться в одном направлении, необходимо предусмотреть возмож­ ность ее расширения в других направлениях.

Для изготовления резины применяют натуральный и синтети­ ческий каучуки. Ассортимент синтетических каучуков, приме­ няемых для производства резины, очень разнообразен: натрийбутадиеновый, бутадиенстирольный, бутадиеннитрильный, кремнийорганический, фторсодержащий и др. Большинство из них является сополимерами, т. е. продуктами полимеризации двух или нескольких веществ, соединенных для получения желаемых ха­ рактеристик каучука.

Применение синтетических каучуков позволяет снизить стои­ мость резины. Сравнительная легкость получения синтетических каучуков, обладающих нужными свойствами, позволила создать резины, значительно превосходящие по своим свойствам резины, изготовленные на основе натурального каучука.

матических систем, работающих при давлении до 400-ІО5 Н/м2. Эти соединения нашли очень широкое применение в пневмогидро­ системах транспортных агрегатов и изготовляются в следующем конструктивном исполнении: штуцер с уплотняющим конусом и сферический ниппель соединены накидной гайкой. Указанные материалы в качестве уплотнителей обеспечивают герметичность соединений в процессе экспуатации. Однако после замены одного или нескольких агрегатов создать герметичность вновь собранных соединений очень трудно. Неровности, оставшиеся на уплотни­ тельных поверхностях после их разборки, образуют зазоры— каналы, по которым рабочая среда перетекает из мест с большим давлением в места с меньшим давлением. Устранить эти каналы можно при помощи взаимного сжатия уплотнительных поверх­ ностей до таких усилий, при которых происходит деформация всех неровностей, что требует больших, практически трудно осуществимых усилий сжатия. Последнее затрудняет монтаж и регламентные работы на машинах в полевых условиях. Замена прокладки также сопряжена с большими трудностями, так как деформированная прокладка заполняет зарезьбовую канавку накидной гайки или отверстия под штуцер. Для удаления такой прокладки требуется разрубить ее на две части; при этом необходимо не нарушить уплотнительные поверхности ниппеля или корпуса агрегата, где установлены металлические прокладки.

Применение в гидравлических агрегатах пары трения металл по металлу также связано с определенными трудностями. Так, например, при взаимодействии бронзовой направляющей втулки и стального цилиндра гидродомкрата возможно появление сопут­ ствующего износа — схватывания 1-го рода, т. е. интенсивного разрушения поверхностей деталей при трении. Выражается это в пластической деформации поверхностных слоев, возникновении

40