Уплотнительные устройства - Макаров Г.В.
Скачать (прямая ссылка):
Для малых давлений (до 200 кгс/см2) целесообразно увеличивать разность давлений за счет уменьшения размера I1 или даже вообще не делать соединительных отверстий 5, а обеспечить доступ жидкости под давлением р в полость между втулкой 4 и стенками цилиндра путем удаления уплотнительного кольца 5 из конструкции.
Примерные соотношения -j- = 0,4-f-l. Меньшие значения отношения принимают для больших размеров d
Очень важно применение предлагаемого уплотнения для соединений с вращательным движением. В этом случае втулка не должна жестко закрепляться в корпусе, так как вал имеет некоторое биение.
Регулируя объем утечки жидкости, следует добиваться того, чтобы отводилось через уплотнение столько жидкости, сколько нужно для обеспечения жидкостного трения, т. е. чтобы не было нагрева гидравлического агрегата.
159
Согласно экспериментам для штока диаметром 70 мм утечка жидкости через соединение втулки со штоком для давлений в интервале от 0 до 600 кгс/см2 не превышала 45 см3/мин, что является пренебрежимо малой величиной по сравнению с производительностью гидронасоса.
Применение упругой деформируемой втулки весьма значительно уменьшает утечку жидкости через зазоры, особенно при больших давлениях (например, до 500—1500 раз в зависимости от величины зазора). Утечка уменьшалась с увеличением давления, что является весьма ценным свойством этого уплотнения.
Характер изменения утечки в зависимости от давления согласно опытным данным представлен ниже.
При испытании предлагаемого уплотнения потери на трение штока о втулку были очень малы.
Нагрева гидравлического агрегата при отрегулированном положении соединительных каналов не наблюдалось. Живучесть наружного уплотнения (резиновое кольцо 7), работающего при давлении, близком к нулю, является практически неограниченной.
Гидравлический агрегат с таким уплотнением может работать при любом давлении любое время без непредусмотренной наружной утечки.
Кроме описанного выше, возможны и другие пути выполнения гидродинамического уплотнения, в котором площадь поперечного сечения зазора, регулирующего истечение жидкости, уменьшается с увеличением давления, например с помощью создания местной деформации за счет применения дифференциального уплотнения (рис. 92), с помощью расклинивающей втулки и др.
Использование указанного уплотнения открывает возможности для дальнейшего усовершенствования гидравлических устройств, кроме того, оно может найти применение во всех отраслях техники, где требуется напряженная длительная работа уплотнения, например в гидроцилиндрах тяжелых продольно-строгальных и протяжных станков, гидрооборудовании металлургических прокатных станов; гидравлических тормозах и во многих других случаях.
Утечка жидкости в зазоры гидродинамического уплотнения с деформируемой втулкой
Заданы размеры втулки rB, rH, Ly I1 и исходный радиальный зазор So (рис. 93).
Требуется определить величину утечки жидкости Qy через зазор в зависимости от давления жидкости в гидроцилиндре р.
циальным поджатием втулки
160
Учитывая устанавливающиеся под давлением жидкости малые зазоры, считаем, что истечение будет ламинарным.
В этом случае утечка жидкости будет равна
McMLp ар
I2r\ L
Qy =
(121)
или
Qy ---- ^lS.np Ар,
k*nd
где C1 = rj^t|0(l -f 0,003р); ц — динамический коэф-
фициент вязкости при давлении р\ т]0— динамический коэффи-
циент вязкости при атмосферном давлении; d — диаметр штока; S2np — приведенное (эквивалентное) значение радиального зазора, соответствующее сечению на выходе жидкости из втулки, учитывающее потери по длине зазора между втулкой и штоком; Ap — потери давления по всей длцне втулки на трение жидкости в зазоре и изменение скоростного напора.
Коэффициент k3 учитывает эксцентричное положение штока относительно втулки (кэ l-f-2,5).
Согласно уравнению Бернулли применительно к вязкой жидкости
Ap = р — р2 = ^ +Apf = Apv + Apf, (122)
где Apv — потери давления на изменение скоростного напора; Ар/ — потери давления на трение жидкости в зазоре.
Как показывают эксперименты, потеря давления на изменение скоростного напора (вследствие малого значения Qy) является очень малой и для дальнейших расчетов принимаем
Ap «=> Apf р.
V26 Г. В. Макаров
IGJ
В этом случае уравнение утечки жидкости напишем в следующем виде:
Qv = C1S32npP. (123)
Величина зазора между втулкой и штоком будет изменяться с изменением давления. Для установления зависимости между величиной зазора и давлением воспользуемся уравнениями Ляме для полых цилиндров [41]. Относительная тангенциальная деформация
„ __ Агв _ As0
* ГВ T-B '
Согласно уравнениям Ляме
„ _ 2 Pb Zrl+ ГІ 2 PА 1
* ~ 3 E А _A E г2 —г2 3? г‘
H В H в
Знак у et указывает: плюс— на увеличение диаметра втулки, а минус — на уменьшение диаметра.
Приняв <тг = —р, можно написать
8г = C2Pb — C3Pa + C1P, (124)
где
п_2 і Jl «2
__ 2 2гн і _ 2 гп я р _ I в
2 ~ 3E г2 — г2 ’ 3 E г2 — г2 ’ 4 ~ 3? ’
H B H B
? — модуль нормальной упругости для втулки (латуни или
