Уплотнительные устройства - Макаров Г.В.
Скачать (прямая ссылка):
Данная долговечность vT обеспечивается при условии, что при местном нагреве произведение fp’rv не превосходит опасного значения (/PrtOon. а величина диаметрального натяга Admax «=< 1,5 мм. При расчете приняты значения / в зависимости от р, указанные выше. Считаем, что для манжет без пружины путь износа L или
91
IfMM
Рис. 41. График изменения длины контакта манжеты (ГОСТ 8752—61) с валом в зависимости от диаметра вала
Рис. 42. График изменения относительных натягов с изменением диаметра вала для манжет (ГОСТ 8752—61) ’
Рис. 43. График изменения контактного давления манжет (ГОСТ 8752—61) без пружин в зависимости от диаметра вала
Рис. 44. График изменения удельных давлений для армированных манжет с пружиной (ГОСТ 8752—61) в зависимости от диаметра вала: _ Arfmin, рпр min, ?mln; ~ Arfmax’
^np max’ xwHiax
92
rr\ ІД U
произведение vT пропорциональны высоте истираемого слоя -j-.
Следовательно, с уменьшением натяга Ad соответственно уменьшается срок службы манжет. Необходимо обратить внимание, что указанные расчеты долговечности являются ориентировочными, проверенными при испытаниях для диаметров валов 70 и 120 мм и в силу большого количества факторов, влияющих на срок службы, и особенностей характера кривых долговечности могут иметь существенные отклонения.
Аналогичный расчет можно произвести и для других резиновых радиально-контактных уплотнений, используя приведенные выше значения Z2.
Пример расчета долговечности манжетных уплотнений (ГОСТ 8752—70)
Проверить выбранный рабочий режим и определить долговечность армированных манжет при следующих данных: диаметр вала d = 70 мм, максимальный натяг Admax = 1,5 мм, минимальный натяг Admin = масло веретенное АУ, длина концов
вала Ii === /2 ^ 3d.
Рассмотрим отдельные случаи, когда давление жидкости р = = 0 и р ф 0.
1. Давление жидкости в агрегате р = 0. Скорость вращения вала V = 10 м/с. Ожидаемая температура жидкости tm = 60° С.
Из графика на рис. 39 находим следующие опасные значения контактньйс давлений Prolly при превышении которых уплотнения будут быстро выходить из строя по причине необеспеченности теплового режима:
при Admin, /min» • • ч PrOn > Ю0 кгс/см2,
nph A dmax, Imах,..., PrOn ^ 10 кгс/см2.
Из графика на рис. 44 находим, что под уплотнением при работе будет следующее удельное давление р'г:
при Admin, Zmim .. .,Pr*** 2,7 кгс/см2, при Admax, Imax, ...,pr^ 1 кгс/см2.
Следовательно, р' < р'гоп и тепловой режим будет обеспечен.
93
Рис. 45. График изменения долговечности при работе армированных резиновых манжет (ГОСТ 8752—61) при fp'fV < (fprv)on- Диаметр вала 70 мм; натяг Ad = 1,5 мм (без
пружины); Arfn
Admax
Согласно графику на рис. 45 определяем ориентировочную долговечность:
1) при Admax 1,5 мм, р'г я» 1 кгс/см2 vT = 9900; следова-
тельно, при V = 10 м/с получим срок службы T = 990 ч, что соответствует опытным данным;
2) при Admin = --^liax и р'г = 2,7 кгс/см2 vT = 600; следовательно, T — = 60 ч.
2- Давление жидкости р = 0, окружная скорость вала v =
= 30 м/с, ожидаемая температура жидкости /ж = 90° С. Согласно рис. 39 при Ad р' = 0,5 кгс/см2, при Ad . р' „ —
r r max ^ron * ’ г min оп
= 17 кгс/см2. Согласно рис. 44 имеем при AdmsaiPr = 1 кгс/см2, при AdminPr = 2,7 кгс/см2. Следовательно, при AdmaxPr > рг оп, тепловой режим не обеспечен, уплотнение быстро выходит из строя. При Admin, согласно рис. 45 vT = 100, следовательно, при
V = 30 м/с T = 3,3 ч.
3. Давление жидкости в агрегате р — 5 кгс/см2. Окружная скорость вала v = 10 м/с, tx = 60° С.
Удельные давления под манжетой
Pr — рг, р=о + р,
где рг р=0 — удельное давление под манжетой при р = 0, определяемое по графику на рис. 44. При Admm и Zmin р' = 2,7 + 5 = = 7,7 кгс/см2 при Admax и Zmax р\ = 1 + 5 = 6 кгс/см2.
Обращаясь к графику на рис. 39, имеем, что р' > р'гоп, что не-
допустимо. Необходимо понизить или tv, или р. Согласно графику на рис-. 39 находим, что такое давление может быть допущено при
V 5? 4 м/с.
Ожидаемая долговечность согласно графику на рис. 45:
1) при Admax = 1,5 мм и Pr = 6 кгс/см2 vT = 1250, следовательно, при V = 4 м/с получим T = 312 ч;
2) при Admin = ир' = 7,7 кгс/см2 получим vT = 200,
при V = 4 м/с T = 50 ч.
4. Давление жидкости р = 40 кгс/см2, окружная скорость вала
о = 1,5' м/с,, ожидаемая температура жидкости tx = 40° С. Удельное давление под уплотнением р' = рг< р=0 -j- р = 43 кгс/см2.
Согласно рис. 45 и расчету при Admsx vT = 96 T = 64 ч, при
Arfmtn vT = 24 T = 16 ч.
Для решения задачи при исходных данных, непредусмотренных приведенными графиками, расчет можно произвести по изложенной выше методике, пользуясь уравнениями (76)—(78).
94
Утечка жидкости через соединения с радиальными контактными уплотнениями
Утечка жидкости через контактные уплотнения при вращательном движении значительно меньше, чем при возвратно-поступательном движении.
Одной из причин уменьшения утечки является отсутствие воз-вратно-поступательного движения вала относительно уплотнения, а следовательно, и отсутствие переноса жидкости с помощью микронеровностей поверхности, получаемых от механической обработки. В этом случае также меньше вероятность объединения отдельных неровностей в капиллярные зазоры. Контактные уплотнения лучше прилегают и прирабатываются к одной и той же поверхности вала. Как показывают эксперименты, утечка жидкости через контактные уплотнения, такие как манжетные уплотне-нения(ГОСТ 8752—70), установленные с натягом, уплотнения кольцами (ГОСТ 9833—61), торцовые уплотнения, в состоянии покоя отсутствует, как при наличии давления, так и без давления. Обычно утечка имеет место лишь при работе, увеличиваясь по мере износа уплотняющих деталей.