Поршневі кільця

Ці ущільнення придатні для роботи в широкому діапазоні температур і мають мале тертя. Ущільнення являють собою розрізне металеве поршневе кільце зі стиковим замком різної конструкції (рисунок 9.7). Виготовляється в основному з чавунів перлітної групи чи сірих чавунів марки СЧ 21-40, а також із бронзи.

а) б)

в)

Рисунок 9.7 – Приклад виконання та установки поршневого кільця

Застосовують прямої, косою і східчасті форми стику (дивись рисунок 9.7).

Сила тертя поршневих кілець:

,

де = 0,15– 0,25,

– діаметр циліндра,

– ширина поршневого кільця,

– кількість поршневих кілець ,

– питомий тиск кільця на стінки циліндра; =0,06–0,09 МПа.

Комбіновані ущільнення

Ущільнення (рисунок 9.8) застосовуються для гідроприводів копіювальних верстатів і верстатів із ЧПУ.

а) б) в) г)

Рисунок 9.8 – Застосування комбінованих ущільнень

Для зменшення тертя використовується контактне кільце 1 із матеріалу з малим коефіцієнтом тертя, наприклад, із фторопласта.

Так як інші властивості цього матеріалу недостатні для попереднього піджимання ущільнення до поверхні, використовується ще одне кільце з еластичного матеріалу (типу гуми) (дивись рисунок 9.8).

При однобічній дії гідроприводу використовується ущільнення, показане на малюнку 9.8, а, б, при двосторонній дії – на рисунку 9.8, в, г.

Сила тертя фторопластового кільця в порівнянні з гумовим ущільненням зменшується в 1,5-2,5 рази.

3) Ущільнення, що затягуються.

У цьому випадку застосовуються манжети шевронного типу (рисунок 9.9).

Конструкція ущільнювального вузла містить у собі пакет манжет 1, а також опорне 2 і розпірне 3 кільця. Герметизація забезпечується за рахунок деформації манжет під дією монтажного стиску і тиску робочої рідини.

Застосовуються гумові і гумовотканинні манжети, рідше, виконані з капрону, фторопласта.

Рисунок 9.9  Ущільнення шевронного типу

Сила тертя:

,

де  тиск на манжету від затягування пакета,

 робочий тиск рідини,

 коефіцієнт тертя, = 0,10,2 (орієнтовно).

Для набівочних ущільнень сила тертя робочої поверхні:

,

де  діаметр у місці, що ущільнюється,

 довжина ущільнення,

 тиск від затягування ; =0,04-0,13 МПа.

Тиск приймається в залежності від робочого тиску.

Розрахунок штоків циліндрів на міцність

Відношення довжини силового циліндра до його діаметра не рекомендується перевищувати за умовами технології виготовлення циліндра, твердості штока та інших практичних вимог.

Для попереднього визначення діаметра штока силового поршня користуються прийнятим на практиці співвідношенням між тиском у силовому циліндрі і діаметром поршня [12].

Остаточно діаметр встановлюється відповідно нормалі ЭНИМС Н21-3.

У циліндрах дії, що тягне, штоки поршнів працюють на розтягання, у циліндрах дії, що штовхає  на стиск .

Діаметр штока, що працює на розтягування:

,

де  сила, що розтягує шток;

 напруга, що допускається, при розтягуванні;

 діаметр поршня;

 тиск олії в циліндрі.

а)

б)

Рисунок 9.10  До розрахунку діаметра штока:

а) розтягування штока,

б) стиск штока

Діаметр штока, що працює на стиск при :

,

де  допустиме напруження на стиск.

Якщо довжина штока перевищує величину, рівну десятьом діаметрам, що допускається стискаюча сила повинна бути менше критичного значення (Ейлерової сили).

,

де  критичне напруження при вигині;

 коефіцієнт зниження напруги, що допускається, при поздовжньому вигині ( <1).

Шток розраховується на поздовжній вигин по формулі Ейлера:

<

чи

,

звідки

,

де  сила, що діє на шток, дорівнює _,

 довжина штока,

 діаметр циліндра,

 модуль пружності матеріалу,

 радіус інерції перетину (для круглого перетину ; для кільцевого - ),

К  коефіцієнт, що залежить від способу закладення кінців штока.

Таблиця 9.1 – Способи закладення кінців штока

Способи закладення	Перший кінець	Другий кінець	До
1	шарнірний	Шарнірний	1
2	забитий	Те ж	0,7
3	Те ж	Вільний 2,0	2,0
4	Те ж	забитий	0,5

Так як (  гнучкість штока), то попереднє рівняння можна записати в наступному вигляді

.

Ця формула справедлива для сталевих штоків при значенні >95, а для чавунних – при >80.

Якщо ця умова не дотримується, варто застосовувати формулу Тетмайера чи формулу Ф.С. Ясинського:

,

де (для сталі 40 ): = 3210; = 11,6; = 90.

1  по формулі Ейлера,

2  по формулі Ясинського

Рисунок 9.11  Залежність критичного напруження при вигині від гнучкості штока