Уплотнительные устройства - Макаров Г.В.
Скачать (прямая ссылка):
Материалы для торцовых уплотнений валов
Для торцовых уплотнений выбирают материал для пары трения в зависимости от химической активности и смазывающих свойств среды [16, 78, 84]. Наиболее легкой средой для работы пары трения являются смазочные и синтетические масла, нефти. Для их уплотнения применяют следующие пары: бронза—сталь, чугун, углеграфит—сталь, чугун, бронза, нержавеющая сталь, фторопласт, керамика.
Для маловязких жидкостей (керосин, бензин, вода и др.) применяют пару: углеграфит—сталь (сплав).
Для воды применяют: графит — бронза, никелевый чугун, стеллит, нержавеющая сталь, фторопласт, керамика; сталь — текстолит.
Для химически активных жидкостей (кислоты, щелочи, морская вода) применяют пары: углеграфит — сталь, углеграфит — керамика, цементованная нержавеющая сталь, стеллит, фторопласт; керамика — фторопласт, стеллит.
Некоторые замечания по выбору мягких материалов
На основании экспериментальных данных можно сделать следующие замечания по материалам: уплотнений.
Резиновые уплотнения имеют низкую морозостойкость. Они., при температуре примерно минус 20° С начинают затвердевать и допускать повышенную утечку жидкости. При температуре от —20 до —50° С работают недостаточно надежно. Надежность герметизации также понижается и при значительном нагреве жидкости, например свыше 80—120° С.
Уплотнения из резины при повышенных давлениях обладают сравнительно малой долговечностью.
Резина должна быть маслостойкой и морозостойкой, хорошо сопротивляться действию знакопеременных напряжений и износу. Она должна быть достаточно жесткой, не должна сильно прилипать к стальным деталям. Резина не должна значительно изменять свои механические свойства при хранении запасных деталей.
Необходимо освоение новых материалов, например фторопласта, капрона и др., обеспечивающих повышенную долговечность уплотнений и меньшую чувствительность к колебаниям температуры.
211
Известные успехи в применении для уплотнений капрона, нейлона и фторопласта для шевронных манжет отмечаются в работах [25, 50, 77, 78].
Применение текстолитовых деталей в уплотнениях при давлении свыше 200 кгс/см2 в масле не рекомендуется, вследствие имевшего место при испытании обугливания рабочих поверхностей и повреждения при этом поверхности хромированных стальных деталей.
Условия применения уплотнительных колец из фторопласта при высоких давлениях и длительной работе также должны быть изучены ввиду наблюдающегося непостоянства герметизации, получаемого при экспериментах из-за высокого местного нагрева.
Борьба с прилипанием резиновых деталей уплотнений к стальным. Прилипание резиновых деталей уплотнений к стальным (адгезия) является весьма нежелательной и вредной особенностью способствующей более быстрому выходу из строя резиновых деталей уплотнений и требующей больших усилий для страгивания с места подвижных частей, что в некоторых случаях требует значительного завышения мощности приводов.
За счет прилипания резиновых манжет возможно повреждение их острой запирающей кромки при страгивании с места.
По данным Денни [20], коэффициент статического трения достигает значения /ст = 0,8-М примерно через один день и /ст = = 1,2 — через месяц.
Для уменьшения прилипания иногда в масло добавляют графит, однако, как показывают те же исследования, добавление графита в масло снижает силу трения, не уменьшая при этом эффекта прилипания.
Наиболее эффективным оказалось применение грубошероховатой поверхности уплотнения, получаемой путем шлифования, так как это привело к захватыванию некоторого количества масла углублениями поверхности и к образованию частичной граничной смазки.
Заслуживает внимания создание на резиновых деталях защитных оболочек (покрытий) из материала, не склонного к прилипанию, например покрытия из фторопласта, а также применение комбинированных кольцевых уплотнений.
Вопрос о борьбе с прилипанием резиновых деталей к стальным заслуживает дальнейшего исследования. Однако для неподвижных соединений адгезия является полезной.
Другие требования к материалам уплотнений были изложены выше при рассмотрении соответствующих разновидностей уплотнений.
212
47. ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ УПЛОТНЕНИЙ
Ниже приводятся таблицы некоторых физико-механических свойств материалов уплотнений (табл. 1, 2, 3, 4), составленные на основании различных литературных источников.
Широкое применение графита в уплотнениях объясняется тем, что он является наиболее инертным материалом и обладает само-смазывающими свойствами. Графит обеспечивает хорошее рассеивание тепла, прекрасно выдерживает термические напряжения.
Графит может применяться либо в чистом виде, либо после пропитки маслами, синтетическими смолами, медью, свинцом, баббитом, сурьмой и др. (углеграфиты марок А0-С05, АГ-С05, АО-Б83, АГ-Б83 и др.)
Модуль упругости металлов с повышением температуры уменьшается, а графита—увеличивается.
Применение графита в сочетании с хромом не рекомендуется вследствие увеличения коррозии хрома.
Фторопласт-4 успешно применяется там, где требуется от материала сочетание теплостойкости и химической стойкости. При применении фторопласта необходимо учитывать его относительную мягкость, увеличение мягкости с повышением температуры и текучесть на холоде. Недостаток эластичности может быть компенсирован комбинацией его с резиной или поджатием пружиной. При сборке детали из фторопласта рекомендуется смазывать,'при этом коэффициент трения о металл резко снижается.