Уплотнительные устройства - Макаров Г.В.
Скачать (прямая ссылка):
Определение долговечности уплотнений с учетом их износа
В материале уплотнений усталостные явления не будут иметь существенного значения. Причиной, определяющей долговечность уплотнений при правильно выбранном тепловом режиме является
82
их износ. В случае же очень большого местного разогрева уплотнения могут выйти из строя из-за их разрушения.
Износ рабочих поверхностей при вращательном движении имеет место у уплотнений, находящихся ,под давлением или поставленных на место с натягом.
Износ можно характеризовать следующими зависимостями, аналогичными предложенным в работе 1661:
(fp'r)m>VniT = const,
или упрощенно
(fp'r)miL = const,
где рг—контактное давление от запираемой жидкости; L
путь трения, L = ndnT60; v ¦ время; п — число оборотов вала в минуту; d — диаметр вала; f — коэффициент трения.
Допускаемое давление из условий обеспечения заданной долговечности
— скорость
р,кгс/см!
перемещения; T
[Р]„
[я]
ф,
где р — предельное давление, снятое с кривой долговечности, при d = 70 мм и чистоте уплотняемой поверхности V 7—V8; є—коэффициент, учитывающий влияние на долговечность изменения диаметра вала (при d =
= 70 мм 8 = 1); ? — коэффициент, учитывающий влияние на долговечность чистоты. обра: ботки вала (пр-и V7—V8 P=I); M
при я--1000оЬ/мин
Рис. 35. График долговечности для резиновых уплотнений при вращательном движении:
/ — кольцо круглого сечения, канавка на внутренней поверхности втулки, наклон к оси вала 4°; 2 *— кольцо круглого сечения, канавка на внутренней поверхности втулки, прямая; 3 — армированная манжета
коэффициент запаса.
При работе и испытаниях, часто имеют место разные контактные давления р’г или скорости движения v. В этом случае суммирование износа производится определением приведенного времени работы, соответствующего основному режиму P1, V1,
(Plfl)miVliTl + (p2hT'V2'T2 + ... =T (PxhTiVxiTnp.
Приведенное время работы, соответствующее давлению P1 и скорости V1,
- г‘+(?)"' Ш"'т‘+ШГШ”г•+• • •
Принятое приближенное суммирование износа дает возможность применить ускоренные методы испытаний уплотнительных устройств в пределах рабочих режимов, допускаемых разогревом.
83
Зависимость долговечности (проходимого пути L или времени работы T) отдельных разновидностей уплотнений при вращательном движении от давления жидкости р на основе опытных данных при d = 70 мм представлена на рис. 35.
На некотором базовом пути L0 (в данном случае L0^ IO4 км) кривые долговечности приближаются к параллельным прямым, для которых при давлении р0 долговечность может быть весьма большой.
Долговечность резиновых колец круглого сечения, установленных наклонно на внутренней поверхности цилиндра, значительно превосходит таковую для тех же колец, установленных на внутренней поверхности цилиндра перпендикулярно оси вала.
Коэффициент работоспособности уплотнений
Для упрощения расчетов воспользуемся коэффициентами работоспособности, получаемыми при обработке кривых долговечности.
Принимаем за исходное выражение
(fp'r)m'L = C і (74)
и распространяем его на всю кривую долговечности при износе.
Для практических расчетов можно принять коэффициент работоспособности при износе
С = (fPr)m'vT, (75)
где Ci = 3600С; L = 3600 иТ = ndnT60\ L — путь износа; T — общее время работы вч; в — скорость вращения вала в м/с; d — диаметр вала; п — число оборотов вала в минуту.
Получаемые значения тх ^ 2ч-3.
Коэффициенты работоспособности, полученные при d — 70 мм и тх = 3, следующие:
Для армированных манжет • ............... *............... 1 750
Для колец круглого сечения в прямой канавке на втулке......: 50 000
Для колец круглого сечения в наклонной канавке (наклон 4°) • : • • 23 000
Данная долговечность, соответствующая коэффициенту работоспособности, обеспечивается при условии, что произведение fp’rV, определяющее местный нагрев, не превосходит допускаемое и максимальное давление — по условию прочности на разрыв.
Пользуясь значениями С, можно вычислить предельные значения T при переменных р'г И V.
Определение долговечности резиновых армированных манжет (ГОСТ 8752—70)
Рассмотрим определение долговечности армированных манжет с учетом конструктивных особенностей, а также экспериментальных данных.
84
Армированные манжетные уплотнения, используемые для герметизации соединений корпусов с вращающимся валом, обычно выходят из строя по причине износа рабочих лопастей в течение сравнительно длительного времени. Однако при местной температуре нагрева вала на поверхности скольжения выше температуры вулканизации резины уплотнения быстро выходят из строя по причине повреждения лопасти — появления трещин на рабочей поверхности. В соответствии с этим при выборе рабочего режима использования манжет рекомендуется:
1) проверить, чтобы заданный рабочий режим использования уплотнений (давление жидкости и скорость вала) допускался тепловым режимом;
2) определить ориентировочную долговечность для заданных рабочих условий.
