книги из ГПНТБ / Макаров Г.В. Уплотнительные устройства

Причины выхода из строя торцовых уплотнений

Торцовые уплотнения выходят из строя по следующим при­ чинам:

а) высокая местная температура, возникающая на поверхности скольжения уплотнения и вызывающая заедание трущихся мате­ риалов, например, для пар трения бронза—сталь, гр^фитобаббит— сталь, железомедеграфит—сталь;

б) недостаточное качество притирки, вследствие чего с увели­ чением давления растут утечки жидкости;

в) недостаточная прочность материала уплотнения, например керамики, фторопласта;

г) растрескивание металлокерамики, закрепленной на метал­ лическом основании, вследствие термических напряжений;

д) утечка жидкости через поры материала уплотнения с повы­ шением давления, например для материалов: железографит, углеграфит и др. без пропитки.

Определение основных параметров работы торцовых уплотнений, исходя из теплового режима

При работе торцовых уплотнений наибольшая температура будет на поверхностях трения уплотнителы-юго и опорного колец.

При высоких местных температурах "масляная пленка испа­ ряется и возможно повреждение трущихся поверхностей. Для

их стыка. Температура при этом изменяется только вдоль оси колец.

Отвод тепла от уплотнительного кольца происходит только через масло, а от опорного кольца к окружающей среде —либо непосредственно, либо через жидкость в зависимости от конструк­ ции (рис. 65). Указанные уплотнительные кольца для расчета за­

116

где Dlt d1 — соответственно наружный и внутренний диаметры уплотнительного кольца; D2, d2 — соответственно наружный и внутренний диаметры опорного кольца. Обычно d2 = dx.

Продольное сечение колец, имеющее ступенчатый вид, прибли­ женно заменяется цилцндром одного диаметра.

Коэффициенты теплопередачи для уплотнительного и опор­ ного колец Кг и А,а могут быть не равны.

Учитывая эти особенности, можно написать:

Рис. 65. Схема распределения теплового потока в тор­ цовом уплотнении:

/ — опорное кольцо; 2 — уплотннтелыюе кольцо

где

Если опорное кольцо соприкасается с жидкостью, то

При соприкосновении опорного кольца с воздухом по наруж­ ной и внутренней поверхностям

U2 = я (D„ + d2).

При омывании уплотнительного кольца жидкостью по наруж­ ной и частично по внутренней поверхностям

иг = я (D1 + cdx),

где с коэффициент, учитывающий, какая часть внутренней поверхности омывается жидкостью, c « S l .

Уравнение теплового баланса при этом примет вид

117

ного давления в торцовом уплотнении от скорости вала при макси­

Из этой кривой следует, что при малых скоростях вала давле­ ние жидкости, допускаемое из условий местного нагрева, является значительным. Этот график представляет интерес для проектиро­ вания торцовых уплотнений.

На рис. 67 представлено изменение температуры подлине уплот­ нений при максимальном местном разогреве и установившемся

119

тепловом режиме при различных скоростях вращения вала. Мате­

цовых уплотнений в зависимости от скорости вала при различных парах трения:

/ — графнтобаббнт АГ-1500-Б83 — закаленная сталь; 2 — железомедеграфнт — зака­ ленная сталь; 3 — бронза Бр. АЖ9-4 — закаленная сталь; 4 — бронза — закаленная сталь, разгруженное уплотнение, коэффициент разгрузки уплотнении k 0,76. Ширина

120

Укажем замеренные термопарами значения опасных темпера­ тур ton в °С на поверхности контакта, при которых появляются задиры рабочих поверхностей и начинается выход из строя уплот­ нений из следующих материалов:

22. ТРЕНИЕ В РАДИАЛЬНЫХ И ТОРЦОВЫХ КОНТАКТНЫХ УПЛОТНЕНИЯХ

Момент от сил трения в радиальных контактных уплотнениях вала

варительного поджатая и перекосов при сборке деталей агрегата. Здесь

i

Mp='-?ff\prdl,

равная длине участка манжеты, соприкасающейся с валом (для

121

Отсюда приведенный коэффициент трения

(102)

Опытные данные изменения момента сил трения М т в зависи­ мости от давления жидкости для различных уплотнений пред-

500

ставлены на рис. 70, где диаметр вала 70 мм, а рабочая жидкость — веретенное масло 2.

Из этого рисунка следует, что самые малые-потери в уплотне­ ниях имеют самосмазывающиеся резиновые кольца, установленные наклонно на внутренней поверхности цилиндра.

Самые большие потери имеют малогабаритные манжеты, пред­ назначенные для возвратно-поступательного движения, и торцо­ вые неразгруженные уплотнения.

122

Необходимо отметить, что применение наклонных канавок, выполненных на наружной поверхности вала для резиновых уплотнительных колец, при опытах не дало никаких преимуществ по сравнению с прямой канавкой, напротив, при этом резко повы­

щения вала, близкой к нулю. Как видно из рис. 71, минимальные значения fn имеют уплотнительные кольца, установленные в на­ клонной канавке на внутренней поверхности цилиндра.'

Максимальные значения / п имеют неразгруженные торцовые уплотнения.

\ Значения коэффициентов трения убывают с увеличением давле­ ния р, особенно на участке от 0 до 30 кгс/см2 .

При определении сил трения в уплотнениях значение коэффи­ циента трения необходимо принимать в соответствии с рис. 71 .

Как показывают эксперименты, коэффициент трения в начале работы имеет большие значения, которые уменьшаются по мере приработки уплотнения. Изменение момента сил трения с учетом приработки для резинового манжетного уплотнения с конусным кольцом (/' = 5 мм) при диаметре вала 70 мм представлено на рис. 72. Момент сил трения колеблется также в зависимости от характера изменения давления, а именно: будет ли замер произ-

123

водиться при переходе от высокого давления к низкому или наобо­ рот. Момент сил трения для заданного давления при постепенном

Рис. 74. Зависимость момента сил трения резиновых армированных манжет от

124