книги из ГПНТБ / Вуколов В.М. Детали из пластмасс в пневмогидравлических системах
.pdfПНЕВМОГҢДРАВЛИЧЕСКИХ
в
СИСТЕМАХ
J
В. М. ВУКОЛОВ, И. М. КУЗЬМИЧЕВА
ДЕТАЛИ ИЗ ПЛАСТМАСС В ПНЕВМОГИДРАВЛИЧЕСКИХ
СИСТЕМАХ
ЛЕНИНГРАД
«МАШИНОСТРОЕНИЕ»
ЛЕНИНГРАДСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ
1974
'■J — <■
г
I ЧііТЛІіЬНС^*- |
|
|
|
|
у Ч- i'fO-Зі |
у |
|
|
|
ш |
|
|
|
|
УДК 621.002.23:678.5 |
|
|
||
В у к о л о в В. |
М., К у з ь м и ч е в а |
И. М. Детали |
из пласт |
|
масс в пневмогидравлических системах. Л., |
«Машиностроение», (Ле- |
|||
нингр. |
отд-ние) 1974, 144 стр. |
|
|
|
В |
книге даны |
сведения об условиях |
эксплуатации |
пластмасс |
в пневмогидравлических системах высокого давления, рассматриваются основные факторы, влияющие на их работу. Приведены сведения по применению пластмасс как конструкционных материалов уплотнений и узлов трения пневмогидравлических систем высокого давления. Освещается вопрос выбора и расчета удельного давления герметиза ции в арматуре пневмогидравлических систем высокого давления.
В книге рассмотрены вопросы уплотнений трубопроводов и спо собы уплотнения резьбовых соединений. Дан расчет пластмассовых деталей в узлах трения силовых цилиндров
Книга предназначена для инженерьо-технических работников, занимающихся вопросами проектирования, изготовления и эксплуата ции пластмассовых деталей и узлов пневмогидравлических систем. Она также будет полезна студентам вузов и техникумов соответствую щих специальностей.
Ил. 62. Табл. 14. Библ. 57 назв.
Рецензент канд. техн. наук Б. Г. Е ф и м о в
© Издательство «Машиностроение», 1974 г.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Обеспечение надежности является одной из главных проблем при разработке, производстве и эксплуатации пневмогидравлических систем самого различного типа и назначения. В последние годы к этой проблеме привлечено внимание широких масс спе циалистов. Это совершенно естественно. Неуклонно идет процесс глубокого внедрения пневмогидравлических устройств во все отрасли промышленности и техники. Отказ гидравлических узлов влечет за собой ряд трудностей в работе машин. В некото рых случаях он может поставить под угрозу выполнение важных и ответственных задач и даже безопасность людей. В связи с этим надежность работы гидравлического и пневматического привода рассматривается как одна из основных характеристик современ ных транспортных машин.
Впоследнее десятилетие сделано очень много в области уве личения долговечности работы пневмогидравлических устройств. Существенные успехи достигнуты и в решении задачи повышения срока службы ряда конкретных узлов, в частности уплотнитель ных устройств и направляющих антифрикционных втулок.
Впроблеме обеспечения надежности гидравлических систем одинаково важны и выбор оптимальной схемы, обеспечивающей нормальное функционирование системы, и создание конструкции уплотнителей, обеспечивающих поддержание требуемых показа телей в реальных условиях эксплуатации, и разработка четких эксплуатационных инструкций, и организация системы эксплуа тации, обеспечивающей выполнение этих инструкций, а также другие этапы работ.
Чтобы создать надежно работающие уплотнительные устрой ства, нужно знать, какими параметрами и характеристиками оно должно обладать, какие функции должны выполнять в различных
режимах. Нужно отчетливо представлять и учесть при разработке условия, в которых будут эксплуатироваться устройства, знать как они будут транспортироваться, храниться, работать, либо задать эти условия, если это допустимо.
Нужно знать и правильно выбрать материал, из которого будут изготовлены уплотнительные или антифрикционные устройства, определить оптимальные, в достаточной степени «щадящие», но
1* |
3 |
|
не чрезмерно «разгруженные» режимы работы отдельных дета лей устройств. В тех случаях, когда заведомо известно, что условия и режимы работы уплотнителя будут тяжелыми, неопти мальными (дренаж из малого объема), следует выбрать схему пневмосистемы, наиболее стабильно работающую в таких усло виях (схема с жиклером).
Необходимым условием обеспечения надежной работы уплот нителей и направляющих втулок являются тщательные и всесто ронние испытания выбранного материала в различных условиях, в том числе и в наиболее неблагоприятных из возможных в реаль ной эксплуатации, детальный анализ и учет результатов этих испытаний. Нередко весьма полезными бывают специальные испы тания в особо тяжелых условиях, проводимые при отработке вновь разработанной конструкции с полимерными материалами для выявления их «слабых» мест.
Таким образом, обеспечение надежности уплотнителя или пары трения из нового материала предполагает решение ряда разнообразных крайне трудных задач.
Вниманию читателя предлагается книга, посвященная отдель ным аспектам проблемы обеспечения надежности уплотнительных устройств и направляющих втулок из полимерных материалов. В первой главе даются общие сведения о работе уплотняющей арматуры и силовых цилиндров пневмогидросистем. Изложены условия работы этих устройств на транспортных агрегатах. Во второй главе кратко и популярно излагаются сведения о поли мерных материалах и возможности их применения для гидравли ческих и пневматических систем. Последняя глава посвящена расчету, проектированию и выбору конструктивных параметров некоторых видов уплотнений и направляющих втулок из поли мерных материалов.
Гл. I и II написаны авторами совместно, гл. Ill написана инж. В. М. Вуколовым.
ГЛАВА I
УПЛОТНЯЮЩАЯ АРМАТУРА И СИЛОВЫЕ ЦИЛИНДРЫ ПНЕВМОГИДРОСИСТЕМ
§1. Основные типы арматуры пневмогидросистем
сприменением полимерных уплотнителей
Арматурой пневматических и гидравлических систем принято называть устройства, отделяющие соответственно газообразную или жидкую рабочую среду от окружающего пространства и поз воляющие регулировать ее перемещение. При этом в транспорт ном машиностроении арматуру, работающую с давлением рабочей среды до 8 -ІО5 Н/м2, принято называть арматурой низкого давле ния, а с давлением от 8 - ІО5 Н/м2 до 500-ІО5 Н/м2— арматурой высокого давления *.
Уплотнительные устройства в пневмогидравлической арма туре предназначаются для разобщения среды, находящейся как под давлением, так и без него. Уплотнителями в этой арматуре являются поверхности соприкосновения отдельных частей устрой ства, которые могут быть местом утечки рабочей среды.
В зависимости от требований, предъявляемых к агрегатам, уплотнительные устройства должны либо обеспечивать полную герметизацию рабочей среды, либо существенно уменьшить ее утечку.
Как правило, для большинства уплотнений пневмогидравлических устройств утечка не допускается.
По принципу действия уплотнительные устройства подразде ляются на два вида: контактные, осуществляющие герметизацию за счет плотного прилегания уплотняющих деталей к соответ ствующим сопряженным поверхностям соединения, и бесконтакт ные, работающие при наличии щелей (зазоров) в соединении.
Наиболее высокую надежность герметизации имеют контакт ные уплотнения, поэтому они незаменимы в основном там, где утечки не допускаются или должны быть очень малыми, в част ности в арматуре пневмогидравлических систем высокого давле
ния |
транспортных машин. |
* |
I ң/м2 = 1 Па (паскаль). |
5
Повышение рабочих давлений, температур окружающей среды и скоростей движения гидроагрегатов повлекло за собой исполь зование при изготовлении уплотнений более пригодных для этих условий материалов. Эти материалы должны обладать отличными уплотнительными и герметизирующими свойствами. Такими ма териалами являются полимеры. Однако практическое применение в машинах с пневматическими и гидравлическими системами управления нашли только те полимеры, которые обладают доста точно высокими показателями прочности. Для повышения надежности уплотнители из полимеров используются в сочетании с традиционными материалами (резина, бронза, сталь). Напри мер, эффективным средством повышения надежности агрегатов в пневмогидравлических системах высокого давления явилось использование полимерных уплотнений клапанного типа. Как по казали исследования, более долговечными и надежными явля ются металлопластмассовые клапаны, т. е. клапаны, в которых полимерные уплотнители упрочнены металлическим корпусом.
В настоящее время разработаны конструкции многих контакт ных металлопластмассовых уплотнительных устройств. Эти ус тройства обычно состоят из армированного пластмассового кла пана и металлического седла.
Ниже в табл. 1 приводятся наиболее распространенные кон струкции контактных уплотнений клапанного типа. Надежность и долговечность их широко проверена на стендах и в условиях рабочей эксплуатации машин. Результаты исследований показали, что описанные выше уплотнительные устройства удовлетворяют следующим основным требованиям:
—обеспечивают необходимую степень герметизации соеди
нения;
—обеспечивают приемлемый для машины к. п. д. уплотнений;
—гарантируют достаточно высокую долговечность работы;
—имеют малогабаритные, легкозаменяемые уплотняющие де
тали;
—предохраняют поверхность седла от коррозии благодаря плотному прилеганию полимерного уплотнителя.
Формы и размеры поперечного сечения седел указанных соединений необходимо выбирать из условий создания требуемой герметичности и исключения механического повреждения мате риала уплотнителя кромкой седла. Выбор предельных величин зазоров в сопряжении клапан — корпус агрегата, существенно влияющий на эксплуатационные показатели агрегатов, произво дится в зависимости от характера разобщаемой среды (жидкость, газ, пар), давления и температуры. Предложенная таблица помо
жет конструктору выбрать направление для проектирования, однако она не исчерпывает все возможные варианты сочетания конструкций седла и клапана.
По назначению арматуру, в которой можно применить металло пластмассовые клапаны, делят на три основные группы.
6