Уплотнительные устройства - Макаров Г.В.
Скачать (прямая ссылка):
Уплотнительное устройство устанавливается на вал комплектно и поджимается конусным металлическим кольцом.
При запирании газа, находящегося под большим рабочим давлением нельзя применять одиночные торцовые уплотнения вследствие сильного нагрева уплотнения из-за сухого трения и плохого отвода тепла.
На рис. 64, д представлена одна из разновидностей торцовых уплотнений, показавших в работе хорошие результаты [166]. Это уплотнение имеет неподвижное кольцо (/), эксцентрично установленное относительно вала (2), благодаря чему улучшаются условия смазки и условия отвода тепла в месте контакта трущихся деталей.
Уплотняющая кромка имеет очень малую ширину (0,125 мм) и является частью гибкого элемента уплотнения — диафрагмы. Такая кромка вызывает малую силу трения и не требует защиты от грязи. Возможна также регулировка поджатия уплотняющего элемента в зависимости от режима работы. Описанное уплотнение обладает достаточной температуроустойчивостью, коррозионной стойкостью и большой долговечностью. Уплотнение надежно работает при высоких давлениях жидкости и при больших скоростях вращения. Оно испытано для вала диаметром 30 мм при давлении 60—150 кгс/см2 и при числе оборотов вала от 3000 до 12 500 в минуту.
Утечка жидкости через уплотнение в состоянии покоя отсутствовала, а при работе уплотнения составляла от 0 до 0,4 см8/мин. При испытании такого уплотнения для вала 0 62 мм утечка достигала .12 см3/мин.
115
Причины выхода из строя торцовых уплотнений
Торцовые уплотнения выходят из строя по следующим причинам:
а) высокая местная температура, возникающая на поверхности скольжения уплотнения и вызывающая заедание трущихся материалов, например, для пар трения бронза—сталь, графитобаббит— сталь, железомедеграфит—сталь;
б) недостаточное качество притирки, вследствие чего с увеличением давления растут утечки жидкости;
в) недостаточная прочность материала уплотнения, например керамики, фторопласта;
г) растрескивание металлокерамики, закрепленной на металлическом основании, вследствие термических напряжений;
д) утечка жидкости через поры материала уплотнения с повышением давления, например для материалов: железографит, углеграфит и др. без пропитки.
Определение основных параметров работы торцовых уплотнений, исходя из теплового режима
При работе торцовых уплотнений наибольшая температура будет на поверхностях трения уплотнительного и опорного колец.
При высоких местных температурах масляная пленка испаряется и возможно повреждение трущихся поверхностей. Для того чтобы рассчитать допускаемые режимы работы уплотнения и сравнить между собою отдельные разновидности уплотнений, рассмотрим распределение температур в уплотнении.
Предположим, что имеем в уплотнении установившийся тепловой режим и что рассматриваемые детали уплотнения имеют одинаковую температуру в поперечном сечении кольца в месте их стыка. Температура при этом изменяется только вдоль оси колец.
. Отвод тепла от уплотнительного кольца происходит только через масло, а от опорного кольца к окружающей среде —либо непосредственно, либо через жидкость в зависимости от конструкции (рис. 65). Указанные уплотнительные кольца для расчета заменим цилиндрами.
Воспользуемся выведенными выше для радиально-контактных уплотнений зависимостями для Q и ^max с учетом особенностей рассматриваемой конструкции уплотнения. Вместо значения
S = -j- принимаем
Si =(Dl-dl)
S2 =j (Dl -dl),
116
где Dly dx—соответственно наружный и внутренний диаметры уплотнительного кольца; D2, d2— соответственно наружный и внутренний диаметры опорного кольца. Обычно d2 = dx.
Продольное сечение колец, имеющее ступенчатый вид, приближенно заменяется, цилиндром одного диаметра.
Коэффициенты теплопередачи для уплотнительного и опорного колец K1 и 1K2 могут быть'не равны.
Учитывая эти особенности, можно написать:
Q і = Я ^iS ^1ITl1А і ( tmax ^ж)»
Q 2 ^ ^ 2*^ 2^ 2А 2 ( ^max ^в) >
h If
Рис. 65. Схема распределения теплового потока в торцовом уплотнении:
1 — опорное кольцо; 2 — уплотнительное кольцо
где
т,= +]/?, ^= + 1/?--
Г AlOi Y Л2°2
Если опорное кольцо соприкасается с жидкостью, то
Qa = ^2^ '2p^ 2 (^rnax ^ж)’
При соприкосновении опорного кольца с воздухом по наружной и внутренней поверхностям
U2 = я (D2 4* *4).
При омывании уплотнительного кольца жидкостью по наружной и частично по внутренней поверхностям
U1 = л (D1 + Cd1),
где с коэффициент, учитывающий, какая часть внутренней поверхности омывается жидкостью, с «? 1.
Уравнение теплового баланса при этом примет вид
Q = Ql + Qa- (Anax — ^ж) "Н max — ^b)-
117
Из этого уравнения максимальная температура в месте контакта уплотнительного и опорного колец будет равна
= T1Sim1I11 ЇАщі;[Q +
В выражениях A1H A2 без отдельного учета теплоотдачи с торцов вместо необходимо ввести -
Количество тепла, выделяющегося в уплотнении в единицу времени,
D = Mtсо -^7° - ккал/ч,
где Л!т—момент сил трения; со — угловая скорость вращения вала.
