Уплотнительные устройства - Макаров Г.В.
Скачать (прямая ссылка):
136
0,025 мм. Манжета при работе деформируется. Материал входит в канавки, когда вал неподвижен, и облегает выступы при вращении вала. В случае работы уплотнения только при вращающемся вале используют неподпружиненные манжеты.
Расчет уплотнения с винтовыми канавками на валу аналогичен расчету обычных винтовых уплотнений с радиальным зазором, равным толщине масляного слоя.
а)
б)
і вращение I вала
Вращение
вала
Рис. 82. Гидродинамические кромочные уплотнения: а — с ребрами на манжете; б — с канавками на валу; е — с винтовыми канавками разного направления; г — с треугольными канавками на манжете;
1 — корпус уплотнения; 2 сток манжеты; 4 — ребр
прижимная пружина; т3 — уплотнительный' лепе-5 — дополнительный уплотнительный лепесток; 6 — линия контакта; 7 — треугольная канавка; 8 — зона контакта манжеты с валом;
9 — зоны кавитации
Уплотнения с канавками на валу используют только при одностороннем вращении.
На рис. 82, в показан пример манжеты, применяющейся для уплотнения валов, вращающихся в двух направлениях. На двух половинках манжеты образованы винтовые канавки разного направления. При вращении вала жидкость засасывается на одной половине манжеты и выкачивается обратно на другой.
Уплотнение, показанное на рис. 82, г, предназначено также для двустороннего вращения вала. Когда вал вращается в направлении, указанном стрелкой, масло заполняет участки х треугольных канавок глубиной 0,05«—0,1 мм, которые действуют как гидродинамические насосы.
Масло течет поперек уплотнительного лепестка манжеты и поперек участка L, который разделяет треугольные канавки.
137
Вследствие того, что сопротивление потоку масла на уплотнительном лепестке меньше, чем на участке L, масло поступает обратно в уплотняемую камеру. Утечка через уплотнение очень мала по двум причинам: 1) перепад давления не может превышать одной атмосферы; 2) отрицательные давления приводят к более плотному контакту манжеты с валом, т. е. увеличивается гидравлическое сопротивление. Мощность насосного действия таких уплотнений меньше по сравнению с другими конструкциями винтовых уплотнений.
Известно, что износ уплотнений прямо пропорционален радиальному давлению на кромке. В данной конструкции величина контактного давления на кольцевой кромке лимитируется необходимостью обеспечения герметичности только в статике. В динамике с целью уменьшения износа под кольцевой кромкой может быть допущено образование толстой масляной пленки и даже утечки жидкости, так как герметизация поддерживается с помощью гидродинамического перемещения жидкости.
При проектировании гидродинамических кромочных уплотнений (рис. 82, а) необходимо выполнять следующие рекомендации:
1) диаметральный натяг уплотнения без пружины должен быть не менее 0,25 мм с учетом изменения натяга вследствие температурных деформаций и разбухания манжеты;
2) радиальная нагрузка должна быть порядка 5,3—12,4 гс на погонный миллиметр длины окружности;
3) пружина должна быть расположена на расстоянии I не менее 0,25 мм от точки контакта лепестка манжеты;
4) угол наклона а винтовой линии канавок (ребер) должен быть равен 20—30°, при больших углах ухудшаются уплотняющие характеристики, при меньших углах утечки уменьшаются, но уплотнение становится более чувствительным к засорению;
5) ширина канавок H должна превышать ширину ребер h не менее чем в полтора раза;
6) высота ребер t должна находиться в пределах 0,05—0,10 мм;
7) угол ? между внешней поверхностью лепестка манжеты и поверхностью вала должен быть равен 15—20°; выбор угла зависит от скорости и других факторов;
8) ширина линии контакта рекомендуется в пределах 0,076—
0,25 мм;
9) угол у при вершине уплотнения не должен превосходить 60°;
10) рекомендуемая форма ребер — треугольного или закругленного поперечного сечения.
26. ЩЕЛЕВЫЕ УПЛОТНЕНИЯ
Наиболее часто встречаются следующие разновидности щелевых уплотнений:
1) уплотнения золотников, поршней в насосах и другие, применяемые для диаметров приблизительно до 50 мм; уплотнения
138
собираются с очень малыми зазорами, получаемыми пришлифов-кой, примерно из расчета 1 мкм на каждые 2,5 мм диаметра;
2) уплотнения бронзовых поршней тормозов, работающих в стальном цилиндре; уплотнения применяются для любых диаметров и собираются с гарантированным диаметральным зазором от 0,15—0,3 мм и выше в зависимости от диаметра поршня.
При рабочем давлении этот зазор может сильно увеличиваться за счет упругих деформаций цилиндра.
При использовании пришлифовки отношение длины уплотняемой поверхности к диаметру цилиндра берут -j- ^ 0,75-г-1,5 при давлении соответственно 2—2000 кгс/см2. Для поршней с увеличенными зазорами берут ~~ ^ 0,7ч-2. Щелевые уплотнения
имеют малое трение.
К недостаткам уплотнений, выполненных пришлифовкой, относятся: чувствительность их к температурным расширениям и боковым усилиям, которые могут привести к защемлению, пригодность только для чистых газов и жидкостей, наличие технологических затруднений.
