Уплотнительные устройства - Макаров Г.В.
Скачать (прямая ссылка):
167
Число уравнений соответствует числу неизвестных. При решении получаем алгебраическое уравнение высшего порядка. В дальнейшем примем приближенное решение его методом постепенных приближений.
При решении уравнений (123) и (126) была получена следующая зависимость:
[Сэ fe) + Сю]P-S2 +S0= 0.
Зная s0, задаемся величиной S2. По уравнениям (130) производим вычисления s0, S1, s1Iip, S2к. Пр> s2nP* вычисляем безразмерный параметр К = и п° уравнению (128) определяем уточненное
sInp _
значение S2, которое обозначим S2.
Принимая вместо S2 црлученное значение S2, повторяем вычисления, добиваясь совпадения S2 и S2.
По полученным окончательно значениям S2 и S2np определяем Qy, соответствующее данному р0, S0 и определенным параметрам втулки и штока.
Задаваясь последовательно разными давлениями жидкости, вычисляем значения Qy, s2, s1( s0, К и строим графики интересующих зависимостей.
Максимальное значение давления жидкости, при котором зазор становится равен нулю, определим из уравнения (128). Положив
S2 = 0 и = 0, получим
sInp
Рпред= (131)
При решении необходимо учитывать следующие возможные случаи нагружения втулки.
1. Давление жидкости действует по всей длине наружной и внутренней поверхностей. В этом случае расчет ведется по указанной выше схеме.
2. Наружное давление жидкости действует не по всей длине втулки I3 < /2 (рис. 95).
В этом случае благодаря поддерживающему действию нена-груженного внешним давлением участка втулки фактический зазор S2 будет больше зазора S2, вычисленного без учета ненагру-женного участка.
Принимая приближенную зависимость
so —S2 = (Sq-S2)A:', (132)
в которой на основании опытных данных можно принять k' ^ -4-»
168
sO
получим предельное давление рпред =-----------при kotoPom зазор
исчезает.
В этом случае при решении уравнения (128) задаемся величиной фактического зазора s' и по этой величине определяем s0, Su Sinpy S2npj К. Подставляя в уравнение (128) найденное значе-
Рис. 95. Схема гидродинамического уплотнения при неполном действии давления по длине наружной поверхности (а) и внутренней поверхности (б)
ние К, определаем величину s2, а по уравнению (132) — s2, добиваясь совпадения S2 и S2.
3. Внутреннее давление действует не по всей длине втулки I2 < I4 (рис. 95). В этом случае фактический зазор S2 будет меньше зазора sa, вычисленного при наличии нагрузки по всей длине внутренней поверхности.
Пользуясь уравнением (132), необходимо принять k' > 1. Таким образом, оставляя ненагруженный участок на наружной или внутренней поверхности, можно увеличивать или уменьшать величину зазора по сравнению с исходным вариантом.
Это позволяет в зависимости от заданных размеров втулки и рабочего давления дополнительно, кроме изменения положения соединительного канала, определяемого размером I1, управлять величиной утечки жидкости через соединение.
На основании полученных зависимостей выполнен анализ действующих гидродинамических уплотнений при возвратно-
169
поступательном движении штока и приводится сравнение расчетных и опытных данных.
На рис. 96 представлена зависимость утечки жидкости от величины зазора so, давления и температуры жидкости.
При S0 = 25-10“3 мм, давлении свыше 300 кгс/см2 зазор начинает быстро уменьшаться, при этом возникает прижатие втулки
к штоку и сильный нагрев
Qy, г. MjZfMU H
уплотнительного узла.
Вследствие нагрева зазор между втулкой и штоком несколько увеличивается, вязкость масла уменьшается,
Рис. 96. Изменение утечки жидкости через гидродинамическое уплотнение при различных значениях радиального зазора и температуры:
¦4
р, КГС/CM 2
Рис. 97. Зависимость безразмерного коэффициента К от давления жидкости:
1—4
1
S0 = 50- 10“
I-S0 = 50-10'
= 50-10“
см, / = 60° С; см, ?=20° С; 3
см;
= 25-I0-* см
= 25-10 4 см,
t = 60° С; 4 — S0 = 25- IO-4 см, t — 20° С
вследствие чего при опытах происходит некоторое увеличение утечки жидкости.
С увеличением зазора утечка резко возрастает. Однако для каждого зазора существует определенная область давлений, при которых утечка будет незначительной. Следовательно, для заданного давления и конструкции втулки необходимо установить оптимальное значение исходного зазора s().
При заданной конструкции уплотнения величина утечки зависит только от исходного зазора S0 и вязкости масла т], так как коэффициенты Cs, C10, C13, Cu и C15 не зависят от C1, а следовательно,
И OI Г].
На рис. 94, б представлено изменение зазоров по длине втулки в зависимости от давления. До соединительного канала (со стороны давления) зазоры больше исходного, а в сторону утечки жидкости— меньше исходного.
На рис. 97 представлено изменение безразмерного параметра
К
170
а2ПР
sInp
в зависимости от величины зазора и давления. Зна-
чение к при изменении давления от 0 до рпред уменьшается от 1 до 0.
Щелевые уплотнения при малых зазорах чувствительны к перекосам направляющих деталей и склонны к заеданиям.
