Опоры качения в тяжелых режимах эксплуатации - Комиссар А.Г.
Скачать (прямая ссылка):
комбинированные уплотнительные устройства, включающие динамическое (импеллерное или винтоканавочное) и стояночное уплотнения;
сдвоенные и строенные манжетные уплотнения с механизмом распределения давления между манжетами (см. рис. 36);
торцовые уплотнения.
Для характеристики рабочего режима контактного уплотнения обычно используют три параметра: перепад давления уплотняемой и окружающей среды р, МПа; скорость скольжения в зоне контакта и, м/с; произведение первых двух величин pv. Наиболее эффективны торцовые уплотнения, способные выдерживать весьма высокие давления.
Конструируя торцовые уплотнения для эксплуатации при pv> 10 МПа. мс"1, следует придерживаться следующих принципов:
желательно проектировать разгруженное уплотнение;
уплотнительные кольца необходимо выполнять из материалов с максимальной износостойкостью, а также
338 Подшипниковые опоры для специальных режимов эксплуатации
1 Z 3 if 5 6 7
с повышенной прочностью для предупреждения силовых и температурных деформаций;
Рис. 113. Торцовое уплотнение для высоких давлений
упругие элементы следует выбирать с большим рабочим ходом (преимущественно в виде винтовых пружин), что обеспечивает стабильный контакт в паре трения;
вспомогательные уплотнения необходимо изготовлять в виде резиновых колец круглого сечения, а в более ответственных случаях в виде конических колец из фторо-пласта-4: такие кольца лучше выдерживают давление, чем мембраны и сильфоны;
при pv > 50 МПа.мс"1 целесообразно применять гидродинамические, а при pv > 100 МПа-мс"1 — гидростатические уплотнения;
при р > 2 МПа или при необходимости предельно уменьшить утечку следует применять двойные торцовые уплотнения, в которых упругий элемент, установленный между двумя уплотнительными кольцами, разжимая их, обеспечивает контакт с ответными кольцами; в полость между уплотнительными кольцами вводят «запорную жидкость» — пластичный смазочный материал или жидкое масло под давлением, превышающим р\
при р > 10 МПа рекомендуется применять многоступенчатые торцовые уплотнения — комплект элементарных уплотнений, равномерное распределение давления между которыми осуществляется специальными дроссельными устройствами или в результате естественной утечки.
На рис. ИЗ изображено торцовое уплотнение, спроектированное с учетом изложенных принципов, для эксплуатации при р < 7 МПа. Упругий элемент — много-витковая винтовая пружина 3. Уплотнение аксиально-подвижного соединения плавающего уплотнительного кольца 5 и вала 1 осуществляется с помощью конического кольца 4 из ПТФЭ. Пара трения разгружена за счет ступенчатой формы кольца 5, которое изготовлено из фторопласта Ф4К20. Опорное кольцо 6 из стали запрес-
Опоры качения при высоком давлении окружающей среды 339
ное кольцо; 8 — опорное кольцо; 9 — обойма; 10 — резиновое кольцо; б — опора шлюзовых ворот; / — вал; 2 — корпус; 3 — опорное кольцо; 4 — упорное кольцо; 5 — пружины; 6 — подшипник; 7 — корпус; 8, 9 , 10, 14, 16 — резиновые кольца; 11 — крышка; 12 — обойма; 13 — стопорное кольцо; 15 — втулка
совано в корпус 2. Соединение кольца и корпуса уплотнено прокладкой 7. Подшипниковый узел, изображенный на рис. 114, а, эксплуатируется под водой. Его уплотнительное устройство состоит из щелевого уплотнения, образованного крышкой 4, и торцового уплотнения, Последнее включает два уплотнительных кольца 7 и 5, одно из которых (опорное) запрессовано в обойму 9, жестко связанную с валом, а второе подвешено вместе с кронштейном 5 на плоской мембране 6. Применение мембраны как упругого элемента исключает необходимость установки уплотнения.
Всякое колебание давления воды вызывает соответствующую деформацию мембраны, а следовательно, и изменение давления контактной пары.
Еще одна опора качения, эксплуатируемая под водой, изображена на рис. 114, б. Опора состоит из подшипника 6у вала 7, корпуса 7 и торцовых уплотнительных устройств. Уплотнения и подшипник смонтированы на общей втулке 15. Это позволяет зафиксировать внутреннее кольцо подшипника в осевом направлении обоймами 12, в которых монтируются комплекты пружин 5. Пружины прижимают упорные уплотнительные кольца 4 к опорным кольцам 3. Утечка по поверхности сопряжения упорных колец и втулки предотвращается вспомогательными уплотнениями.
W
Рис. 114. Опоры качения, эксплуатируемые под водой
а —• опора судового вала; / — вал; 2 — подшипник; 3 — корпус; 4 — крышка; 5 — кронштейн; 6 — мембрана; 7 — упор-
340 Подшипниковые опоры для специальных режимов эксплуатации
Примером двухступенчатого торцового уплотнения может служить уплотнение, изображенное на рис. 109.
Гидродинамические и гидростатические торцовые уплотнения применяют, когда допустима некоторая утечка уплотняемой жидкости через зону контакта уплотнительных колец. Режим жидкостной смазки, обеспечиваемый таким образом, снижает до минимума коэффициент трения, тепловыделение и изнашивание колец.
Уплотнение, в паре трения которого масляная пленка образуется за счет подаваемой под давлением в зону контакта жидкости, называется гидростатическим. Уплотнение, в паре трения которого масляная пленка образуется за счет формы элементов пары и частоты относительного вращения, называется гидродинамическим. Гидродинамические и гидростатические уплотнения имеют наибольшую долговечность и используются в быстроходных опорах качения, расположенных в полостях высокого давления. Зазор в паре трения составляет 2—20 мкм.
