Файл: Голубев, А. И. Торцовые уплотнения вращающихся валов.pdf

выше критической температуры среды. Тем самым обеспечиваются условия трения, близкие к сухому трению. Отмечены случаи быстрого разрушения углеграфитовых колец при автоколебаниях в паре трения.

Во ВНИИГидромаше при испытаниях на воде торцовых уплот­ нений с парой трения углеграфит 2П-1000, пропитанный фенол­ формальдегидной смолой, по стали марки 9X18 (HRC 50—60), а также с парой трения твердый сплав ВК-60М по ВК-60М также наблюдали случаи появления шума в уплотнениях. Как правило, после этого на поверхностях трения металлических колец обнару­ живали радиальные термотрещины и цвета побежалости (см. рис. 65). Наиболее эффективным средством предотвращения опи­ санных автоколебаний является интенсификация охлаждения пары трения.

Другими причинами осевых автоколебаний в паре трения яв­ ляются отмечавшиеся ранее переходные режимы течения в их зазорах: от ламинарного к турбулентному, от дозвукового к сверх­ звуковому (для газов). Эти режимы возможны лишь в специаль­ ных-уплотнениях, работающих при сравнительно больших зазо­ рах (гидродинамические и гидростатические пары трения), высо­ ких давлениях и скоростях скольжения.

Кроме осевых и угловых колебаний, в паре трения возможны крутильные колебания, если момент трения в уплотнении пере­ дается элементами с торсионной упругостью. К таким конструк­ циям можно отнести в первую очередь уплотнения, в которых мо­ мент передается центральной пружиной (см. рис. 13). На работу самой пары трения крутильные колебания не влияют так суще­ ственно, как на работу элемента, передающего момент трения.

деформациями, износом колец и т. д., слой жидкости неустойчив. С уменьшением зазора гидростатическая сила, действующая на трущиеся поверхности, убывает и, если нет достаточно большой гидродинамической силы, может произойти твердый контакт и трение поверхностей станет сухим. Наоборот, конфузорная форма зазора обеспечивает устойчивость слоя жидкости, однако это спра­ ведливо лишь до определенной величины конфузорности.

Можно предполагать, что форма зазора влияет на устойчивость слоя также и при угловых изменениях толщины слоя. Например, при угловых смещениях одного кольца пары трения относительно другого для пар трения с течением жидкости от периферии к центру должен появляться некоторый гидростатический момент,

109

Недостатками бронзовых колец являются их низкая корро­ зионная стойкость и дефицитность олова.

Бронзы не имеют удовлетворительной износостойкости при трении на воде и водных растворах. На этих средах, а также на нефтепродуктах, маслах и других химически нейтральных жидко­ стях, широко применяют пары трения пластмасса — металл, кера­ мика и углеграфит — металл, керамика. Используют различные термореактивные смолы с наполнителями (кокс, графит, твердые смазки, стекло, асбест и т. д.), а также термопластичные мате­ риалы.

Пластмассовые кольца уплотнений изготовляют в пресс-фор­ мах. Окончательная механическая обработка колец невелика.

Основные преимущества таких композиционных материалов — низкая стоимость, технологичность изготовления и высокая износо­ стойкость. Так, например, износ кольца из пластмассы АМС-1 при трении на керосине с давлением 4 кгс/см2, температурой 100° С и скоростью скольжения 10 м/с за 1200 ч работы составил всего 0,01—0,02 мм [1]. Свойства материалов пар трения приведены в табл. 3.

За рубежом наибольшее распространение для изготовления колец торцовых уплотнений получили пластмассы на основе фенол­ формальдегидной смолы.

К недостаткам пластмасс следует отнести их низкую теплопро­ водность, сравнительно низкую термостойкость, которая опре­ деляется свойствами связующей смолы, невысокие механические характеристики и большой коэффициент температурного расши­ рения.

Вследствие низкой теплопроводности и сравнительно невысо­ кой термостойкости пластмасс даже при кратковременном сухом трении пары наблюдается обугливание (почернение) трущейся по­ верхности пластмассового кольца (рис. 84).

В качестве материалов колец, работающих в паре с кольцами из пластмасс, применяют стали (углеродистые, хромистые, не­ ржавеющие) и керамику (на основе А120 3).

Из-за отмеченных недостатков пластмассовых колец уплотне­ ния с такими парами трения пригодны для работы в наиболее лег­ ких по рабочим параметрам условиях (см. табл. 1, группа I).

Наиболее широко эти уплотнения используют в насосах охла­ ждения двигателей внутреннего сгорания.

При более высоких параметрах работы (по давлению и скорости скольжения) в большинстве случаев применяют кольца из угле­ графитовых материалов. Их делят на обожженные и графитированные. Состав тех и других примерно одинаков, термическая обработка различна. В качестве исходных материалов при произ­ водстве углеграфитов используют кокс, сажу, графит и пек. После заключительного прессования заготовок колец производят обжиг и получают обожженные углеграфитовые материалы. Если после обжига применяют дополнительную выдержку в печи с темпера-

114