Уплотнительные устройства - Макаров Г.В.
Скачать (прямая ссылка):
Pu = Pr + Piv
Сила трения будет
FTP = Pnfup = PJk + Prf Ж-Удельная сила трения
Pjp. уд Pnfup PJk + Prfж»
откуда приведенный коэффициент трения
/-P=-?* = + -?- U. (40)
где /к — коэффициент граничного трения в зоне контакта микронеровностей; /ж — коэффициент жидкостного трения.
Коэффициент трения при граничном трении
Согласно исследованиям И. В. Крагельского и К. Э. Виноградовой [37 ], для сухого и граничного трения значение коэффициента трения в зависимости от нормальной нагрузки N выражается следующей формулой:
где а и ?— постоянные величины для .пары данных материалов; 5ф — фактическая площадь касания; — фактическое удельное давление.
Учитывая, что зависит от N7 принимают [37 ]
f = Ar + ?-
I Nk і г
Обычно, для мягких материалов и небольших напряжений ? ^ 0; для твердых и прочных материалов ^ 0.
В экспериментах замеры трения производились при скорости скольжения V —> 0, при которой вероятно граничное трение.
52
При обработке опытных данных принята следующая зависимость:
/пр =Z7-T3ft + ?* 6
(Pr + аУ
(р'г+aY
(41)
^cmam
Ориентировочные опытные значения постоянных величин а и 6, входящих в уравнение (41) при k = для различных видов
уплотнений характеризуются следующими данными:
а) два кольца круглого сечения (ГОСТ 9833—61) а = 10, Ь = 0,7;
б) две шевронные манжеты (ГОСТ 9041—59) из доместика а — 30, Ъ — 3,6;
в) одна манжета (ГОСТ 6969—54) плюс две шевронные манжеты (ГОСТ 9041—59) а — 25, Ь = 1,5;
г) дифференциальные уплотнения а =
10, Ь = 2;
д) две малогабаритные манжеты плюс одно кольцо круглого сечения а = 4,
Ъ = 0,4.
Коэффициент трения резины по стали после длительною покоя при страгивании может достигать больших значений, например до / ^ 1,2 -г- 1,6. Сила трения при' страгивании после длительного покоя (в течение нескольких дней, например недели) увеличивается до 5 раз по сравнению с силой трения при движении.
Изменение коэффициента трения в зависимости от продолжительности контакта определяется формулой
Ofl
ол
о
ч
:з
10с1мин 1ч 1день
_ 1мес Гнед т
Рис. 24. Изменение /стат во времени под влиянием прилипания резины к гладкой стальной поверхности:
1 — гладкая резина, масло без присадки; 2 — гладкая резина, масло с графитом; 3 — грубошероховатая резина, масло без присадки
/ = /» —Є“* (fco— fo) = Mb
где
k, — — — — 1 fo fo
*tlt
fo
— 1
fo, /со — предельные значения коэффициентов в зависимости от продолжительности контакта ^ = O и оо; и — постоянная величина для данных материалов и условий работы.
Изменение коэффициента трения в зависимости от времени перерыва в движении по данным Денни [20 ] показано на рис. 24.
Увеличение при этом силы трения объясняется постепенным исчезновением граничной пленки смазки между поверхностями и переходом к сухому трению.
Кроме уменьшения коэффициента трения, с увеличением давления необходимо отметить также имеющее место при испытаниях
53
чизменение коэффициента трения с увеличением скорости скольжения и температуры.
Зависимость коэффициента трения от скорости скольжения определяется зависимостью
f = (a -j- bv) e~cv + d.
Примем f = kJ о, где fо — коэффициент трения при скорости скольжения, близкой к нулю; kv— коэффициент, зависящий от скорости скольжения.
В соответствии с опытными данными
^ ~фйГ + ®,2.
Влияние колебаний температуры Д0 на коэффициент трения оценивается коэффициентом
ke = -j- = Є±аА0.
С учетом влияния продолжительности времени контакта, скорости скольжения и температуры
Ї = /о^Л- (42)
Определение коэффициентов трения и силы трения в контактных уплотнениях на основе опытных данных
Сила трения в уплотнениях
/7Tp = /7TP0 + ^tpp, (43)
где Fxp — сила трения, обусловленная предварительным под-жатием уплотнительных элементов при сборке и перекосом штоков относительно направляющих поверхностей (в пределах допусков на изготовление); FTPp •—* сила- трения в уплотнениях, обусловленная давлением жидкости.
При движении штока
Ftp = я dlfP'n
где f — коэффициент трения в уплотнениях; d — диаметр штока, по которому происходит скольжение; рг ср — среднее радиальное давление на-поверхности прилегания уплотнения - от давления жидкости; Po— радиальное давление на поверхности прилегания уплотнения от предварительного натяга уплотнительных элементов; pr = Po + Prcp— среднее радиальное давление, возникающее в соединении за счет предварительного натяга уплотнения при сборке и за счет действия давления жидкости; I — длина уплотнительного элемента.
При определении движения поршня в выражении для Ftp вместо диаметра штока d необходимо взять диаметр поршня D.
54
Значение ргср обычно является переменным по длине уплотнительного элемента.
Давление P0 зависит от величины натяга и модуля нормальной упругости материала уплотнения и может достигать больших .значений, например для кожаных колец при ArB = Агн = 2 мм, 2гн = 7 см и E = 2000 кгс/см2 будем иметь р0 ^ 1700 кгс/см2.
