Отношение внешней уплотняющей силы Р/г к противодействующей ей внутренней силе Ръ п = Рь/Рь должно быть возможно малым. Для не­

рис. 342, а) на поверхности фланцев рекомендуется протачивать острым

УПЛОТНЕНИЯ ПОДВИЖНЫХ СОЕДИНЕНИИ Щелевые уплотнения

В гидроагрегатах широко применяются соединения, обеспечиваю­ щие взаимное перемещение деталей и определенную степень герметич­ ности без применения каких-либо уплотняемых средств. Подобные соеди­ нения выполняются с гарантированным малым зазором и получили на­ звание щелевых (см. стр. 74).

Металлические кольца

Наиболее простыми и долговечными из применяемых уплотнений в агрегатах с прямолинейным движением являются уплотнения пружи­ нящими поршневыми металлическими кольцами (рис. 346). Эти уплот­ нения пригодны для работы в широком диапазоне температур и обла­ дают относительно малым трением.

Уплотнение представляет собой разрезное металлическое (чугун­ ное или бронзовое) поршневое кольцо прямоугольного сечения со стыко­ вым замком различной конфигурации, помещенное в канавку, выпол­ ненную на поверхности поршня.

4 2 0

Опыты показывают, что при качественном изготовлении эти коль­ ца (при двух-трех кольцах в уплотнении) обеспечивают практически пол­ ную герметичность при давлении 210 кГ/см2 и повышении температуры от комнатной до 200—250° С, они допускают скорость поршня до 300 м/мин и выше. В отдельных случаях эти кольца успешно применяют при давлениях до 500—700 кГ/см2.

Кольца изготовляются из материала, обладающего достаточной упругостью и антифрикционными свойствами. Распространены кольца из серого чугуна, бронзы, текстолита, графита и металлографитовой массы.

В практике применяются кольца, у которых поперечные сечения по длине окружности постоянны.

чина /, на которую этот вырез уменьшится при монтаже поршня с коль­ цом в цилиндр, определяют напряжение кольца. Для практических рас­ четов можно пользоваться величиной выреза /=3,4/, где t — радиальная толщина (высота) сечения кольца.

Кроме того, вырез должен быть таким, чтобы у кольца, вставляемо­ го в цилиндр, в замке был сохранен зазор а, необходимый в основном для компенсации неточностей изготовления цилиндра и искажений его диаметра по ходу поршня. Величину этого зазора выбирают равной а= 0,05-^0,2 мм для цилиндров диаметром до 50—70 мм с постепенным повышением с увеличением диаметра. Для цилиндра диаметром выше 250 мм зазор а = 0,1—0,4 мм.

При выборе значения ширины кольца обычно пользуются практи­ ческой зависимостью Ь< (0,75ч-1)^.

Для уплотнения агрегатов, работающих при невысоких давлениях, обычно применяют одно или два кольца, а в условиях высоких давле­ ний— три-четыре и более колец. На основании опыта можно рекомен­ довать применять при давлении жидкости 200—220 кГ/см2 и для распро­ страненных в гидроприводах диаметров цилиндров до 75 мм два порш­ невых кольца и для диаметров до 150 мм — три кольца; лишь в особых случаях для повышения гарантии можно применять соответственно третье или четвертое кольцо.

Для того, чтобы кольца во всех точках плотно прилегали к цилинд­ ру и обеспечивали необходимую герметичность, должна быть обеспече­ на строгая цили.ндричность как внутренней поверхности цилиндра, так и внешней поверхности кольца, сжатого до монтажного размера.

Боковой зазор между кольцом и стенками канавки следует выби­ рать не более 0,02—0,03 мм для диаметров цилиндра до 100 мм и 0,03— 0,05 мм — для диаметров более 100 мм. При этом торцы колец должны в свободном состоянии лежать в одной плоскости. Шейка проточки

421

в поршне под кольцо должна быть меньше внутреннего диаметра сжато­ го кольца (помещенного в цилиндре) на 0,20—0,25 мм.

Отношение D/t обычно принимают равным 16—24, причем меньшие значения соответствуют малым, а большие — большим диаметрам ци­ линдров.

Неметаллические кольца

Получили распространение, и в особенности при небольших диамет­ рах цилиндров, кольца из фторопласта-4 и текстолита марок ПТК, ПТ и ПТ-1, которые обладают атифрикционными свойствами и относитель­ но высокой износостойкостью. Опыт показал, что срок службы тексто­ литовых пружинящих колец в 2—2,5 раза превышает при равных усло­ виях, срок службы металлических колец.

Ширину Ь\ текстолитового кольца выбирают (рис. 347, а) равной: для диаметров меньше 150 мм

b\ = kb = 1,5,

где b — ширина кольца, выбираемая по данным, рекомендованным для чугунных колец (см. стр. 420),

k — поправочный коэффициент (обычно &=1,5);

Рис. 347. Текстолитовые пруж инящ ие кольца

для диаметров больше 150 мм

Ь\ = 1,5 • 0,027Z)Hap+ 5,

где Z)Hар — наружный диаметр кольца (цилиндра). Радиальная толщина кольца; для диаметров меньше 500 мм

t = 5- 0,024Z)HaP+ 1;

для диаметров больше 500 мм

f= fc.O,027DHap. Стыковой зазор (см. рис. 347, б)

а = 1,5 • 0,0Шнар.

Для обеспечения упругости кольца применяют вспомогательные рас­ порные резиновые кольца (рис. 347, в) или пружины.

На рис. 348, а и б показана конструкция и схема установки двух разрезных уплотнительных колец 1 и 2 (из фторопласта-4) в канавке на поршне 4 силового цилиндра. Канавка разделена на две части при по­ мощи штифта 5. Уплотнение рассчитано на давление 210 кГ/см2 при тем­ пературе до 150° С. Для повышения упругости колец под них помещена пластинчатая пружина 3, поджимающая кольца к стенкам цилиндра. Кольцо имеет ступенчатый стык (см. рис. 348) с углом а= 15ч-20°.

422

МАНЖЕТНЫЕ УПЛОТНЕНИЯ

Всовременных гидросистемах в основном применяются уплотнения

сэластичным герметизирующим элементом, прижатым к уплотняемым поверхностям так, чтобы удельное давление в зоне контакта превышало давление рабочей среды (жидкости).

Распространенными уплотнениями являются различные манжеты,

которые применяются для узлов, участвующих в прямолинейных и вра­ щательных движениях. Манжетой в общем случае называют упругое фи­ гурное кольцо 2 (рис. 349,а), которое под давлением р рабочей среды оказывает уплотняющее (герметизирующее) действие на соответст­ вующие детали 1 и 3 (рис. 349, б) .

j

а)

В гидросистемах летательных аппаратов применяют манжетные уп­ лотнительные кольца, изготовленные из различных материалов и их ком­ бинаций (кожи, виниловых смол, каучуков, пластмассовых материалов и их комбинаций с тканями, прорезиненных хлопчатобумажных, льня­ ных, асбестовых и асбометаллических тканей и т. п.). Манжеты из про­ резиненных хлопчатобумажных тканей пригодны для работы в нормаль­ ных условиях при температурах не выше 100° С и с ограничением по сроку службы при 120° С. В некоторых случаях резиновые материалы применяются для температур до 150° С и при благоприятных условиях

Практика показывает, что усиленные тканями резиновые манжеты можно применять для работы при относительно больших зазорах между уплотняемыми поверхностями (0,1—0,2 мм) и при высоких давлениях жидкости (400—500 кГ/см2). Это уплотнение менее чувствительно, чем чисто резиновые манжеты, к нарушению качества (чистоты) уплотняе­

среды до 350 кГ/см2 применяют обычно U-образные манжеты, для порш-

423