2. Обеспечение герметичности гидроустройства уплотнительными кольцами
Уплотнительное кольцо - радиальный или осевой (торцовый) уплотнитель в виде кольца, применяемый в подвижных и неподвижных соединениях.
Тип уплотнения выбирают в зависимости от рабочего давления в гидросистеме (ГС), характера соединения (подвижное или неподвижное) и назначения механизма, определяющего допустимую утечку и потери на трение.
Резиновые кольца отличаются простотой конструкции, минимальными размерами, возможностью герметизации радиального соединения независимо от направления действия давления, широкой универсальностью, низкой стоимостью, хорошей герметичностью. Однако их недостатком является ограниченная долговечность работы в подвижных соединениях. В гидроустройствах используют резиновые уплотнительные кольца круглого, прямоугольного, овального, V - образного и Х - образного сечений. Наиболее широкое распространение в объемных гидроприводах получили уплотнительные кольца круглого сечения (ГОСТ 9833-73), которые предназначены для работы при давлении до 50 МПа в неподвижных соединениях и до 32 МПа в подвижных соединениях в средах нефтяных жидкостей и водных эмульсий.
Скорость относительного перемещения деталей уплотнительных устройств до 0,8 м/с. Материал уплотнительных колец – резиновая маслостойкая смесь.
Для размещения уплотнительного кольца в изделии предусматривают место установки - кольцевую канавку определенных размеров. Глубину канавки выбирают такой, чтобы кольцо было обжато по поперечному сечению на определенную величину. Обжатие оценивают коэффициентом предварительного сжатия (в процентах) Е = (d-h)∙100/d, где d - диаметр сечения кольца в свободном состоянии. Коэффициент предварительного сжатия обычно принимают равным 10...35%. Канавку выполняют шириной b, приблизительно на 20...25% большей диаметра d. Параметры шероховатости поверхностей сопрягаемых деталей выбирают исходя из назначения соединения: для неподвижного Ra ≤ 1,6 мкм, для подвижного Ra ≤ 0,20 мкм.
Рис. 1. Канавки под резиновые кольца круглого сечения
Резиновые уплотнительные кольца круглого сечения имеют две группы точности (1 - для подвижных соединений, 2 - для неподвижных соединений) и могут изготавливаться из резины различных групп (технические требования по ГОСТ 18829-73).
При монтаже уплотнительного устройства уплотнительное кольцо подвергается сжатию, при котором возникает механическое контактное напряжение (рис.2).
При действии высокого давления жидкости уплотнительное кольцо находится в месте установки в состоянии дополнительного сжатия под действием контактного напряжения и давления жидкости (σк + Р0) (рис. 2, в).
При зазоре более 0,02 мм и некотором давлении Р > Р0 уплотнительное кольцо может выдавливаться в зазор и разрушаться. Для предотвращения разрушений устанавливают защитные кольца из более твердого материала, например фторопласта, полиамида и др. (рис. 2, г). Защитные кольца устанавливают в неподвижных соединениях при Р > 18 МПа, в подвижных - при Р > 10 МПа.
Для исключения срезания колец при сборке изделий в конструкции деталей предусматривают заходные фаски под углом 30° (рис. 3, а). При
сборке рекомендуется смазывать трущиеся поверхности уплотнений тонким слоем смазочного материала.
Рис. 2. Схемы работы уплотнительных колец круглого сечения: а- в свободном состоянии; б – после установки; в – под давлением или в движении; г – с защитным кольцом.
Рис. 3. Схемы установки уплотнительных колец:
а – радиальных; б - осевых (торцовых).
Осевые (торцовые) уплотнения (рис. 3, б) по сравнению с радиальными (рис. 3, а) имеют следующий недостаток: при раскрытии стыков соединений предварительное контактное напряжение резко уменьшается и герметизация соединений нарушается. Шифр обозначения резиновых колец показан на рис. 4.
Рис.4. Шифр обозначения резиновых уплотнительных колец круглого сечения по ГОСТ 9833-73.
Рис. 5.Схемы установки уплотнительных колец.