Ущільнення нерухомих з’єднань 1

Призначення ущільнювальних пристроїв - усунення витоків і перетоків робочої рідини через зазори між сполучаються деталями елементів гідроприводу, викликаних перепадом тисків.

До ущільнювача пристроїв пред'являються наступні вимоги: зносостійкість; сумісність з конструкційними матеріалами і робочою рідиною; стійкість до температурних коливань; зручність монтажу-демонтажу; невисока вартість.

Ущільнювальні пристрої діляться на дві групи:
ущільнення нерухомих з'єднань. які повинні забезпечувати абсолютну герметичність при всіх режимах роботи гідроприводу;
ущільнення рухомих сполук. допускають можливість регламентованих витоків і перетоків робочої рідини.

Ущільнення вважається герметичним, якщо після тривалої витримки під тиском (для нерухомих з'єднань) або після встановленого числа переміщень (для рухомих сполук) витоку робочої рідини не перевищують гранично допустимі.

У нероз'ємних з'єднаннях герметичність досягається пайкою і зварюванням деталей.

У роз'ємних з'єднаннях витоку усуваються декількома способами: шляхом деформації поверхонь, що ущільнюються зовнішньою силою; взаємної приработкой поверхонь, що ущільнюються; заповненням микронеровностей на ущільнюються поверхнях різними наповнювачами (прокладки з картону, шкіри, гуми і т.д.). При цьому при всіх способах між деталями має бути створено контактний тиск (шляхом затягування кріпильними елементами), що перевищує максимальний робочий тиск. Деякі способи ущільнення нерухомих з'єднань м'якими прокладками і кільцями представлені на ріс.7.13.

Ріс.7.13. Герметизація нерухомих з'єднань

Для виготовлення прокладок застосовують різні неметалеві і металеві еластичні матеріали, здатні компенсувати при затягуванні з'єднання нерівності і інші дефекти поверхонь ущільнюваної пари.

Ущільнення рухомих сполук.

Ущільнення може бути безконтактним (щілинним) або контактним (виконаним за допомогою різних ущільнювачів).

Щілинне ущільнення (ріс.7.14, а) поширене в багатьох гідроагрегатах (насоси, розподільники і т.д.). Зниження витоків досягається за рахунок зменшення зазору s між рухомими деталями. Витоку неминучі і заздалегідь визначаються для циліндричних деталей за формулою:

де d - діаметр ущільнюється з'єднання; s - зазор між деталями з'єднання; l - довжина ущільнення; # 965; - відносна швидкість переміщення деталей; # 956; - динамічний коефіцієнт в'язкості рідини.

Ріс.7.14. Схеми ущільнень:
а - щілинного; б, в - лабіринтового

Для підвищення опору щілини при високих Re, відповідних турбулентному режиму течії на одній (ріс.7.14, б) або обох (ріс.7.14, в) поверхнях, що утворюють щілину, виконують лабіринтові канавки, які внаслідок чергується зміни перетину щілини підвищують її опір.

Недолік щілинного ущільнення - висока вартість виготовлення деталей, і можливість облітерації щілини.

Контактні ущільнення виконуються за допомогою металевих і гумових кілець, набивальних ущільнень і манжет.

Ущільнення металевими кільцями - одне з найпростіших і довговічних ущільнень. Матеріал кілець - сірий чавун, бронза, текстоліт, графіт і металографітові маса. Стики кілець (ріс.7.15) можуть бути прямими (при Р 5 МПа), косими (при Р 20 МПа) і ступінчастими (при Р> 20 МПа). У ступінчастому замку (див. Ріс.7.15, г) часто одну з сполучених поверхонь виконують плоскою, а другу - кілька опуклою, завдяки чому підвищується питомий тиск в стику кілець, що сприяє підвищенню герметичності. Форма поперечного перерізу прямокутна. Число кілець в ущільненні коливається від 2 до 9, в залежності від перепаду тисків. Відстань між кільцями на якість ущільнення не впливає.

Ріс.7.15. Типи стикових замків металевих кілець:
а - прямий; б - косою; в, г - ступінчастий

До недоліків ущільнення металевими кільцями відноситься необхідність точного виготовлення деталей з'єднання, тому що кільця не компенсують мікронерівності, овальність, конусність і т.п. Ущільнення з кілець створює додаткову силу тертя. Ущільнення не є абсолютно герметичним і визначається як і при щелевом ущільненні.

Ущільнення гумовими кільцями є простим, компактним і досить надійним. Ущільнення застосовується при нерухомих (при Р 30 МПа) і рухомих з'єднаннях (при Р 20 МПа). Діапазон температур -50 ... + 100 С. Герметичність досягається за рахунок монтажного стиснення гуми і її щільного прилягання до поверхні деталей (ріс.7.16). Матеріал - маслостійка гума. Форма поперечного перерізу кругла (переважно) або прямокутна (може скручуватися і вдавлюватися в зазор). При ущільненні гумовими кільцями витоку практично відсутні. На ріс.7.16 показано схема ущільнень гумових кільцем круглого перетину. Розміри кілець і канавок підбирають таким чином, щоб при монтажі кільця в канавці (при нульовому обтисненні) був збережений бічний зазор (а - d) = 0,2 ... 0,25 мм (ріс.7.16, а). При монтажному стисненні кільце поджимается на величину k = d - b (ріс.7.16, б). Таким попередніми стисненням кільця створюється герметичність з'єднань при нульовому і малому тиску рідини. При наявності ж тиску кільце під його дією деформуючись біля зовнішньої сторони канавки, створює щільний контакт з ущільнюються поверхнями (ріс.7.16, в).

Ріс.7.16. Схеми ущільнень гумовим кільцем
круглого перетину

Набивочні ущільнення (ріс.7.17) застосовують в гідравлічних пресах, гідроциліндрах, насосах і деякої гидроаппаратуре. Матеріал - м'які (бавовняно-паперові, конопляні, азбестові) набивання просочені колоїдним графітом, церезином, суспензією фторопласта або жиром, і тверді (металеві, пластмасові) набивання. При стисненні набивання 1 натискний буксой 2 набивний матеріал тече в радіальному напрямку, утворюючи щільний контакт між камерою сальника і набиванням з одного боку і рухомий деталлю (штоком або валом) - з іншого. Для компенсації зносу набивки сальники вимагають періодичної підтяжки. Здавлювання набивання відбувається за допомогою болтів (ріс.7.17, а) або пружини (ріс.7.17, б).

Ріс.7.17. Герметизація набивками і здавлювання набивання:
а - болтами; б - пружиною

Набивочні ущільнення використовують при невеликих тисках (при Р 5 МПа). Термін служби м'яких набивань до 800 годин.

Манжетное ущільнення застосовують при Р до 50 МПа, швидкостях переміщення ущільнюються деталей до 20 м / с. Діапазон температур -50 ... + 100 С. Манжети мають шеврони і V-подібну форму. Герметичність забезпечується за рахунок деформації при монтажі і від тиску робочої рідини (ріс.7.18). Кількість манжет залежить від діаметра і тиску.

Ріс.7.18. Схема дії манжетного ущільнення:
а - манжета до монтажу; б - манжета в змонтованому вигляді без
тиску рідини; в - манжета під тиском

Найбільш поширені U образні (ріс.7.19, а, в) і V образні (шевронні) манжети (ріс.7.19, г). Для ущільнення при тиску робочого середовища до 35 МПа застосовують U образні манжети і при тиску до 50 МПа і вище - шевронні. Для збереження форми манжету поміщають при монтажі ущільнювального пакета між фасонними опорними 1 і розпірні 2 кільцями (манжетодержателямі) з металу або текстоліту (ріс.7.19, б).

Ріс.7.19. Типові форми манжет:
а, в - U-образні; б - монтаж манжет; г - шевронні

Ущільнення (герметизація) обертових валів здійснюється за допомогою армованих манжет (ріс.7.20), що складаються з металевого каркаса 1, манжети 2 і спіральної пружини 3, що забезпечує додаткове притиснення манжети до валу.

Ріс.7.20. Манжети для ущільнення валів:
а - із зовнішнім каркасом; б - з внутрішнім каркасом;
1 - металевий каркас; 2 - манжета; 3 - пружина

При виборі типу і матеріалу ущільнень враховують: тиск в гідросистемі; Діапазон робочих температур; характер руху деталей, що з'єднуються; швидкість руху; тип робочої рідини.