Уплотнительные устройства - Макаров Г.В.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 9. Уплотнение штока и поршня а — уплотнение штока шевронными манжетами; б — уплотнение поршня шевронными манжетами (в двух вариантах)
ляется уравнениями для нормальных резиновых манжет.
Примерная эпюра распределения верхностях приведена на рис. 8.
Конструкции уплотнений штока и поршня с применением шев ронных манжет представлены на рис. 9.
давлений на запирающих по-
Разрушение манжет
Выход из строя манжет происходит по причинам усталостного разрушения рабочей лопасти в месте перехода ее в опорную часть или износа запирающей кромки. Это разрушение связано с действием сил трения и переменой их направления. Можно считать, что разрушение наступает в результате накопления повреждений и усталостных явлений в резине.
Разрушение манжет начинается с постепенного отрыва (выщипывания) небольших частиц резины, выдавливаемой в зазор, затем повреждение увеличивается — распространяется вглубь лопасти и заканчивается прорывом масла через образовавшееся отверстие.
21
Необходимо отметить очень полезное влияние на срок службы утолщения опорной части манжеты, а также применения фторопластовых шайб, подкладываемых под опорную часть манжеты. Фторопласт заполняет зазор между поршнем и цилиндром на пути выдавливания манжеты и предохраняет ее от разрушения. Как только фторопластовое кольцо разрушится, начинается разрушение манжеты.
Влияние фторопластовых колец характеризуется следующими опытными данными: срок службы манжет (ГОСТ 6969—54) до разрушения без применения защитных колец при р = 500 кгс/см2 и ^max = 0,6 м/с был 2,6 ч или 7800 рабочих циклов. Срок службы такой же манжеты при применении фторопластовых защитных шайб толщиной 3 мм при тех же условиях работы был 34 ч или 102 000 циклов.
Утечка жидкости при применении защитных шайб увеличилась, а нагрев агрегата — заметно снизился.
Некоторые направления усовершенствования манжетных уплотнений.
Наряду с хорошей герметизирующей способностью резиновые манжетные уплотнения обладают и некоторыми недостатками, например малой долговечностью при высоких давлениях, прилипанием манжет к стальным деталям при длительных перерывах в работе и малым рабочим интервалом температур жиДкости (от +80 До —30° С).
При низких температурах (ниже —20° С) резина затвердевает и при движении поршня начинается утечка жидкости. При нагреве свыше 120—140° С резина также теряет упругие свойства, становится пластичной.
К настоящему времени выявились следующие вероятные пути усовершенствования манжетных уплотнений:
1) выработка рациональной формы манжет с усиленной опорной частью;
2) повышение долговечности за счет применения новых более прочных материалов, введения защитных колец из фторопласта;
3) создание новых марок резины, обеспечивающих надежную работу при отрицательных температурах;
4) создание манжет со специальным наружным покрытием, предохраняющим от прилипания к металлическим деталям при отсутствии движения штоков и поршней.
Повышение долговечности манжетных уплотнений возможно как замечет.применения резины с упрочняющей тканевой основой, так и за счет внедрения- новых-материалов, например фторопласта, капрона и др.
Применение манжетных уплотнений с отводом жидкости из полости уплотнений облегчает условия работы внешней части уплотнения, благодаря чему уменьшается утечка жидкости наружу при работе и увеличивается долговечность уплотнений.
22
8 ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УПЛОТНЕНИЯ
В дифференциальных уплотнениях используется принцип некомпенсированных площадей.
Дифференциальным называется такое уплотнение, в котором благодаря его особенностям на уплотняющих поверхностях создается давление, превышающее давление уплотняемой среды. Причем перепад давлений может выбираться по желанию конструктора.
Это уплотнение имеет плавающее тело (стержень, кольцо), с одной стороны которого на большую площадь оказывает давление запираемая среда, выталкивающая его, а с другой стороны это усилие воспринимается уплотнением, имеющим меньшую площадь. За счет разности упомянутых площадей и создается давление в уплотнении, превышающее давление запираемой среды. Соотношение площадей подбирается таким образом, чтобы разность давлений не была очень малой во избежание утечек и очень высокой во избежание появления больших сил трения.
Дифференциальное уплотнение предназначается для тех случаев, когда требуется повышенная надежность герметизации. Оно может применяться для любых давлений, например до 500 кгс/см2 и выше.
Область применения уплотнений, исходя'из давления запираемой среды и скорости перемещения, определяется прочностью деталей и долговечностью уплотнений, а в случае применения сальников — выдавливанием пропитки под нагрузкой, особенно при нагреве. Чем выше давление, тем надежнее герметизация жидкости дифференциальным уплотнением. При малых давлениях запираемой среды, примерно до 10 кгс/см2, принцип дифферен-циальности проявляется менее резко и уплотнение работает почти как обычный сальник.
Для нормальной работы уплотнений должны быть обеспечены некоторые условия, например: