Уплотнительные устройства - Макаров Г.В.
Скачать (прямая ссылка):
Значения сил трения для различных уплотнений, замеренные в условиях собранного гидравлического цилиндра (диаметр штока 70 мм), при небольших скоростях перемещения штоков приведены на рис. 25.,
Из графика следует, что сила трения в уплотнениях, состоящих из набора резиновых уплотнительных колец круглого сечения в два-три раза меньше силы трения при применении манжет.
Сила же трения в уплотнении, состоящем из малогабаритных манжет и одного кольца, получается меньшей, чем в случае применения одних колец.
Значения коэффициентов трения для одних и тех же материалов, но для различных уплотнений в условиях гидроцилиндра с учетом разной утечки жидкости и разной смазки их являются разными. На величину / влияют также особенности конструкции уплотнений, наличие дополнительного сопротивления вследствие перекоса штоков в цилиндре и др. Поэтому при расчетах сил трения в гидравлических агрегатах для каждого типа уплотнений нужно пользоваться значенияим коэффициентов трения, полученными опытным путем в условиях гидроцилиндра.
В большинстве расчетов для подобных конструкций уплотнений (состоящих из одинакового количества однотипных уплотнительных элементов) можно приближенно определить силу трения, пользуясь Приведенными коэффициентами трения /пр, полученными на основе опытных данных.
В дальнейшем будем принимать для уплотнения штока
F Тр з= Jx dhp'rfnp (44)
Рис. 25. ,Изменение значений силы трения в уплотнениях в зависимости от давления запираемой жидкости:
1 —две шевронные манжеты (ГОСТ 9041—59);
2 — одна манжета (ГОСТ 6969 — 54) плюс две шевронные манжеты (ГОСТ 9041—59); 3 — дифференциальное уплотнение из полиамида 68И; 4 — одна манжета (ГОСТ 6969 —54);_ 5 — дифференциальное уплотнение из резины 9088; 6 — три чугунных поршневых кольца; 7 — два кольца круглого сечения; 8 — дифференциальное уплотнение из фторопласта-4; 9—две малогабаритные манжеты плюс кольцо круглого сечения; 10 — комбинированное уплотнение фторопласт—резина
55
(для уплотнения поршня в этом выражении вместо d надо подставить D),
где I1— длина рабочей поверхности первого уплотнительного элемента со стороны давления рабочей жидкости.
В этом случае приведенный коэффициент трения
_ ? ^факт
nP' I1 ¦
На рис. 26 даются значения приведенных коэффициентов трения. Эти значения силы трения, полученные для различных уплотнений, соответствуют опытным данным, приведенным выше. Величины приведенных коэффициентов учитывают наличие предварительного натяга уплотнительных элементов и перекоса штока за счет неконцентрич-ности направляющих поверхностей при малой скорости перемещения (до 0,1 м/с).
В соответствии со сказанным выше, при обработке опытных данных принято:
1. Давление по длине манжеты постоянное и равно давлению запираемой жидкости (р'г р).
2. Давление по длине контактной поверхности резинового уплотнительного кольца круглого поперечного сечения постоянное (p' ^ 0,8 р), и длина
контактной поверхности равна диаметру поперечного сечения кольца.
3. При наличии нескольких уплотнительных элементов, установленных последовательно, сила трения отнесена только к первым уплотнительным элементам на штоке и поршне.
Для расчета силы трения значения /пр снимаются с графика, полученного на основе опытных данных, или могут быть подсчитаны по приведенным выше зависимостям.
13. ДОЛГОВЕЧНОСТЬ КОНТАКТНЫХ УПЛОТНЕНИЙ ПРИ ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНОМ ДВИЖЕНИИ
Выход из строя уплотнений обычно происходит по следующим причинам:
1) действие усталостных явлений в материале уплотнения, связанное с приложением переменных напряжений от сил трения;
2) износ рабочих поверхностей*
- zoo т
р, Kd С/CM 2
Рис. 26. Изменение значений приведенных, коэффициентов трения для различных уплотнений:
J — две шевронные манжеты (ГОСТ 9041—59); 2 — одна манжета (ГОСТ 6969—54) плюс две шевронные манжеты (ГОСТ 9041—59); 3 — одна шевронная манжета (ГОСТ 9041—59); 4 — два кольца круглого сечения; 5 — две малогабаритные манжеты плюс кольцо круглого сечения
56
Усталостное разрушение уплотнений
Как показывает опыт, уплотнения при возвратно-поступательном движении обычно перестают обеспечивать необходимую герметичность из-за усталостного разрушения вследствие постепенного вырывания частиц резины (при перемене направления движения), выдавливаемых в зазор подвижного соединения.
Согласно опытным данным, характер кривых изменения долговечности (число N циклов изменения напряжений до наступления повреждения) в зависимости от рабочего давления жидкости р напоминает характер кривых выносливости для металлов в координатах аоп, N1 где через сгоп обозначаются предельные напряжения.
Считаем, что характеристика цикла
О іт> Jti о
— для данной конструкции уплот-
A кгс/см2
г =
нения сохраняется постоянной с изменением р. Для дальнейших расчетов принимаем зависимость
PmN-
Г on
' const.
(46)
Эту зависимость распространяем на весь диапазон числа циклов, имеющих место при работе уплотнений.
Допускаемое давление при данной долговечности уплотнений с учетом изменения диаметров уплотняемых поверхностей и чистоты обработки
