Уплотнительные устройства - Макаров Г.В.
Скачать (прямая ссылка):
Как видно из этого рисунка, при применении уплотнения, состоящего из одной манжеты (ГОСТ 6969—54) и двух шевронных манжет (ГОСТ 9041—59), через 10—15 мин, после начала работы
t°c
Рис. 29. Изменение температуры цилиндра гидравлического агрегата в зависимости от продолжительности работы для различных уплотнений:
1 — по одному резиновому кольцу круглого сечения, р = 500 кгс/см2; 2 — по одной манжете (ГОСТ 6969—54) с защитными фторопластовыми кольцами, р = 500 кгс/см2;
3 — по одной малогабаритной манжете, р = 500 кгс/см2;
4—по одной манжете (ГОСТ 6969—54), р = 300 кгс/см2;
5—по одной манжете (ГОСТ 6969 — 54), р = 500 кгс/см2, охлаждение; 6 — дифференциальное уплотнение резиновым кольцом, р = 250 кгс/см2; 7 — по две шевронные манжеты (ГОСТ 9041—59) из доместика, р = 500 кгс/см2; 8 — по одной манжете (ГОСТ 6969 — 54), р = 300 кгс/см2
и двум шевронным (ГОСТ 9041—59)
при давлении 300 кгс/см2 температура цилиндра достигает 100—120° С, а температура масла примерно 60—80° С.
Ввиду очень быстрого нагрева цилиндра и масла гидроцилиндр через несколько минут приходится выключать для охлаждения.
При применении шевронных манжет из доместика и нажимных колец из текстолита температура растет очень быстро. Так, в течение 1—2 ч работы при давлении 400—500 кгс/см2 температура цилиндра достигает примерно 120—200° С, при этом текстолитовые кольца по рабочей поверхности обугливаются и иногда имеет место повреждение хромового покрытия стальных деталей.
Применение фторопластовых защитных шайб уменьшает нагрев, вследствие уменьшения выдавливания резины в зазоры и улучшения смазки из-за увеличения утечки жидкости.
При других уплотнениях, например состоящих из уплотнительных колец круглого сечения или малогабаритных манжет, нагрев происходит медленно. При работе в течение нескольких часов температура достигает некоторого максимума (например, 60° С при давлении 500 кгс/см2) и далее не повышается. Такое уплотнение может длительно работать без остановки при данном давлении. Обычно с изменением давления температура нагрева цилиндра и масла также изменяется.
60
Как видно из рис. 29, допускаемое давление при длительной работе с учетом нагрева для манжет не должно превышать примерно 50—100 кгс/см2.
Необходимо выработать методику расчета температуры деталей и масла в гидравлическом цилиндре с учетом отдачи тепла окружающему воздуху.
Рассмотрим этот вопрос применительно к агрегатам с возврат-но-поступательным движением при наличии в агрегате замкнутого объема жидкости (как наихудший случай).
Приближенное определение температуры гидравлического агрегата
Определение средней температуры агрегата при неустановив-шемся тепловом режиме. Рассматриваемый диапазон температур
f0 f /у)
где f0 — температура окружающего воздуха; fy — температура при установившемся тепловом режиме при длительной работе.
Принимаем температуру масла и всех частей агрегата одинаковыми.
Тепло, выделяемое в агрегате за Гч, равно QrTy где Qr — количество тепла, выделяемое в единицу времени в ккал/ч.
Тепло, отдаваемое наружной поверхностью цилиндра окружающему воздуху,
Sa* Afcp (1 +я|))7\
где Atfcp =
Тепло, идущее на нагрев металлических частей агрегата и масла,
(piCi + P^) Af, где Af = f — f0 = 2 Afcp.
Из теплового баланса имеем
м = (P1C1+PiC2)+Sat О + 1W T ^ [А/]> (49>
где T — время непрерывной работы в ч; P19 P2— соответственно вес металлических частей и жидкости в кгс; C1 — теплоемкость металла, C1 ^ 0,12 ккал/град; C2 — теплоемкость жидкости C2 & ^ 0,4 ккал/град; —коэффициент, учитывающий отвод тепла деталями крепления, гр ^ 0ч-0,3;. щ— коэффициент теплоотдачи ккал/(м2-ч-град), at ^ Ю-^-20.
Аналогично может быть определено время непрерывной работы агрегата при неустановившемся режиме до достижения [Af]
71 = igi + P2?) [Af]
Q'-Sai (1+?)-^
61
Определение средней температуры агрегата при установившемся тепловом режиме. Q' = Sat(I +41) получим
Д*= s.,o + ») '<5°)
где Af = ty— t0\ Q' в ккал/ч.
Выведенные зависимости удобны для предварительных сравнительных расчетов. Однако, как показывают эксперименты, температуры жидкости и отдельных частей агрегата часто значительно отличаются друг от друга, особенно при неустановившемся тепловом режиме, который может длиться несколько часов.
Поэтому при анализе работы гидравлического агрегата очень часто бывает необходимо знать более точное изменение во времени температуры жидкости и отдельных частей агрегата.
С этой целью рассмотрим тепловой режим при работе основных гидравлических агрегатов.
Нагрев рабочеготидроцилиндра. Основным источником нагрева является работа сил трения в уплотнениях поршня и штока. Количество тепла, выделяемое в единицу времени в уплотнениях штока
FlTphfl60 Ql =-----427— ккал/4,
в уплотнениях поршня
/ F2TphnftQ Q2 =-----427— ккал/4.
Общее количество тепла, выделяемое в единицу времени, в гидроцилиндре
Q-Qi + Q2-
Обозначения:
h — длина хода поршня в м; F1tp = Flnp + Fio6p — суммарная сила трения в уплотнениях штока при прямом и обратном ходах; F2tp = F2np + F2o6p — суммарная сила трения в уплотнениях поршня при прямом и обратном ходах; п — число рабочих циклов в минуту.
