Министерство образования Республики Беларусь

Белорусский Национальный Технический Университет

Машиностроительный факультет

Кафедра «Металлорежущие станки и инструменты»

Учебно-Методическое пособие

по лабораторной работе

«Уплотнения»

Минск 2002

1. Общие сведения и классификация

УПЛОТНИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

Уплотнительные устройства (уплотнения) применяет в подвижных и неподвижных соединениях конструкций для разделения сред с различными физическими свойствами и (или) параметрами.

Условия эксплуатации и уплотнений весьма разнообразны, т.к. они

применяются во всех областях техники, где возникает проблема герметизации. Очень часто именно степень герметизации определяет качественные показатели узлов и машин.

Полной стандартизированной классификации уплотнений пока не создано. Это объясняется, главным образом, многообразием видов уплотнений. Однако в научно-технической литературе, технической документации и производственной сфере сложилась определенная система понятий и терминов.

По назначению уплотнения подразделяют в соответствии с типом герметизируемого соединения.

Уплотнения для неподвижных соединений (УН) бывают постоянно и периодически действующими. Для герметизации подвижных соединений, передающих вращательное движение, применяютуплотнения типа УВ. Для возвратно-поступательного движения - УПС. Для соединений со сложными движениями - УС. В соответствии с принципом действия и отраслевой принадлежностью существует классификация уплотнений в следующих категориях:

1) классы - контактные, бесконтактные и разделительные;

2) подклассы - в соответствии с основными эксплуатационными

особенностями, определяющими свойства уплотнения: проточные, динамические, эластомерные, механические, набивочные, диафрагмовые и др.;

3) типы по назначению герметизируемого соединения: УН, УВ, УИС, УС;

4) группы - по особенностям механизма герметизации: щелевые, лабиринтные, вихревые, винтовые, кольцевые, манжетные и т.д.;

5) подгруппы - по основным конструктивным признакам: резиновые, резинотканевые, полимерные, металлические и др.;

6) виды - по конкретным конструкциям: кольцо резиновое, манжета, сальниковая набивка и т.д.

Нормальная работа гидропривода осуществляется только при надежном уплотнении (герметизации) всех его аппаратов или их элементов, через которые возможна утечка рабочей жидкости.

Уплотнительные устройства (уплотнения) предназначены для обеспечения герметичности соединений гидроустройств с целью предотвращения или уменьшения утечек жидкости через зазор в соединениях, а также защиты внутренних полостей и гидроустройств от проникновения частиц загрязнения, влаги и воздуха из внешней среды. Уплотнительное устройство в общем случае состоит из рабочих элементов, сопрягаемых деталей соединений (например, золотника и корпуса), уплотнителя и вспомогательных элементов.

Уплотнитель - это деталь контактного уплотнительного устройства, находящаяся в контакте с сопрягаемыми деталями и препятствующая перетеканию рабочей среды через зазоры между сопрягаемыми деталями.

В бесконтактных уплотнениях уплотнителем является разделительная среда (жидкая, газообразная или композиционная), заполняющая полость уплотнения.

К вспомогательным деталям уплотнительного устройства от-

носятся детали, обеспечивающие нормальную работу уплотнителей

(защитные, нажимные, опорные кольца и др.).

Для предохранения рабочих полостей гидроустройств от проникновения частиц загрязнения, влаги и воздуха из внешней среды предназначены грязесъёмники и пыльники. Номенклатуру показателей качества резиновых контактных уплотнений устанавливает ГОСТ 4.17-80.

К показателям назначения, определяющим область применения уплотнителей, относятся работоспособность в среде рабочей жидкости, интервал рабочих температур и давлений жидкости, диапазон относительных перемещений (линейная скорость, частота вращения и т.д.), допускаемые силы трения. При низких температурах эксплуатации уплотнителей наблюдается усадка резины и потеря эластичности уплотнений, при высоких - старение резины и быстрая потеря эластичности. Скорость относительного перемещения в уплотнительных устройствах обусловливает температуру в зоне

контакта уплотнения и тем самым влияет на физико-механические

показатели резины.

К показателям назначения уплотнителей, определяющим герметичность соединения, относятся степень герметичности и контактное напряжение. Выбор степени герметичности гидроустройства определяется его назначением в гидроприводе и важностью задач, выполняемых гидроприводом. Контактное механическое напряжение в уплотнительном устройстве с увеличением давления рабочей жидкости увеличивается, однако при этом из-за наличия

уплотнителей в подвижных соединениях увеличиваются силы трения, а в неподвижных соединениях возникает возможность выдавливания уплотнителей в зазор.

К показателям назначения, характеризующим конструкцию уплотнителей, относятся допуски и размеры уплотнителя (пресс-формы), отклонения от геометрической формы сечения и взаимного расположения поверхностей уплотнителей и т.д.

К показателям назначения, характеризующим сопрягаемые детали и точность сборки, относятся внешний вид поверхности сопрягаемых деталей (например, вала, штока и т.д.), предельные отклонения размеров, шероховатость поверхности и точность сборки.

Качество упругих резиновых уплотнителей зависит от физико-механических показателей выбранной резины (относительное удлинение при разрыве, твердость, истираемость, относительная остаточная деформация сжатия и др.).

Кроме показателей назначения большое значение имеют показатели надежности (например, ресурс, срок службы, срок сохраняемости и др.), а также экономические показатели (стоимость и др.) уплотнителей.