Уплотнительные устройства - Макаров Г.В.
Скачать (прямая ссылка):
Для обеспечения лучшей работоспособности при понижении температуры масла, а также для компенсации износа лопасть манжеты поджимается к валу кольцевой спиральной пружиной с удельным давлением р0^ 0,2 ч-0,4 кгс/см2.
Соответствующее усилие пружины F определяется из выражения
где г — радиус цапфы; I — фактическая ширина участка прилегания лопасти манжеты к валу.
17. НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ РАДИАЛЬНЫЕ КОНТАКТНЫЕ УПЛОТНЕНИЯ
JL
2
0
73
Виды разрушения радиальных контактных уплотнений,
применяемых для соединений с вращательным движением
Резиновые уплотнительные элементы выходят из строя по следующим причинам:
1) превышение допустимой температуры в месте скольжения контактирующих поверхностей и связанного с ним обугливания рабочих поверхностей, что имеет место при больших значениях fprv, где f—коэффициент трения; рг—контактное давление; V—скорость скольжения;
2) появление поперечных трещин на поверхности скольжения уплотнения с последующим обрывом уплотнения, что проявляется при больших значениях fp'r;
3) износ уплотнения по поверхности скольжения, при котором происходит потеря предварительного натяга, образование мест-ных зазоров и появление течи, что зависит от величины fpr и пройденного пути L;
4) повреждение поверхности на участке, выдавливаемом в зазор между деталями подвижного соединения, что зависит от р и L.
Все эти причины действуют одновременно.
В зависимости от принятых параметров: давления жидкости, скорости скольжения и требующейся долговечности — определяющей является одна из перечисленных причин.
При выборе допускаемого давления для уплотнений, работающих в соединениях с заданной скоростью вращения, необходимо обеспечить следующие условия:
1) учесть местный нагрев
P IP]нагр?
2) проверить прочность на разрыв резиновых колец круглого поперечного сечения
P [Р]разр>
3) проверить выбранное давление, исходя из заданной долговечности на износ,
P^lPW
Допускаемое давление
W = -W-'
где Pon — опасное давление, при котором может произойти соот-вествующее повреждение; [п] — коэффициент запаса.
Рабочее давление жидкости в агрегате необходимо окончательно выбрать с учетом настоящих условий.
Рассмотрим выбор режима работы уплотнений в-соответствии с указанными видами разрушений.
74
Определение основных параметров работы радиальных контактных уплотнений из условий обеспечения теплового режима
Как показывают эксперименты, для контактных уплотнений при вращательном движении опасным является повышение температуры в месте контакта уплотнения. При незначительном нагреве агрегата местный нагрев может достигать большой температуры, при которой резиновые уплотнения обугливаются, а на соответствующем участке вала могут появиться цвета побежалости.
Рис. 32. Схема отдачи тепла, выделившегося в месте расположения уплотнения, и изменения температуры вала по его длине: а — при наличии одного уплотнения; б — при наличии двух уплотнений, симметрично расположенных
Определим предельные параметры работы гидравлического агрегата роп и v, исходя из опасной температуры местного нагрева, применительно к радиальным уплотнениям, установленным перпендикулярно оси вала.
Для дальнейших рассуждений примем следующую схему распределения теплового потока для уплотнения вала (рис. 32).
Рассмотрим установившийся тепловой режим. Примем, что температура вала в его поперечном сечении является постоянной, а изменяется только по его длине.
При этих допущениях разность тепловых потоков, проходящих через два параллельных сечения вала, равняется количеству тепла, отданному в окружающую среду.
Количество тепла, проходящее по валу в единицу времени, определяется уравнением Фурье
Q — X S ккал/ч.
Количество тепла, передаваемое в окружающую среду за то же время, определяется уравнением Ньютона
Q = aS' (t — ^0) ккал/ч,
75
где S' — поверхность теплоотдачи от вала к окружающей среде, в м2.
Применительно к валу будем иметь
d(xs?) = *(t-t0)Udx,
где X—коэффициент теплопроводности вала в ккал/(м-ч-град); а—коэффициент теплоотдачи от вала в ккал/(м2-ч-град); S — площадь, через которую передается тепловой поток (площадь поперечного сечения вала), в м2; U — nd — охлаждаемый периметр вала в данном сечении в м; t — температура в данном сечении вала в°С; t0 — температура окружающей среды в 0 С; X — направление передачи теплового потока (по нормали к изотермам).
Уравнение теплового баланса
Q = Qx +
где Q — количество тепла, выделяющегося на рабочей поверхности уплотнения, в ккал/ч; Q1 — количество тепла, отводимого в окружающую среду через часть вала, расположенную в цилиндре; Q2—количество тепла, отводимого в окружающую среду через наружную часть вала.
Теплоотдачей путем излучения пренебрегаем.
Рассмотрим теплоотдачу от вала с целью определения местной максимальной температуры под уплотнением [45].
Будем считать, что к основанию стержня (рис. 32) постоянного сечения, изготовленного из однородного материала, подводится тепло так, что температура во всех точках начального сечения одинакова: ?шах. Стержень находится в среде с неизменной температурой ^0.
