книги из ГПНТБ / Макаров Г.В. Уплотнительные устройства
.pdfКоэффициент теплоотдачи от вала к окружающему воздуху
|
|
|
a B |
= N u f |
- j - |
ккал/(м2 -ч-град). |
|
|
|
|
|
|
(73) |
|||||||
|
Здесь при значении Re, = |
Юч-103 , аналогично |
|
случаю |
попе |
|||||||||||||||
речного |
обтекания |
труб |
[48], Nuf = |
0,43Re°'5 ; |
при Re/ = |
10: |
||||||||||||||
4-2-10°Nu/ = |
0,216Re°'6 , |
|
где |
|
|
vd |
|
скорость |
вращения |
|||||||||||
|
ке = — ; v— |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вала; d — диаметр |
вала; |
v — кинематический |
коэффициент |
вяз |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
кости воздуха. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
рГ1кгс/см |
|
|
fp'rv,Kec-Mfcnh) |
t = |
Для |
сухого |
|
воздуха |
|
при |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
8 |
|
2 0 ° C H V |
= 15,06 - 10 - 6 M 2 / C, |
|||||||||||
|
|
|
fPr» |
|
|
|
%l = 2 , 2 3 - Ю - 2 |
ккал/(м-ч-град). |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Индекс f указывает |
на |
сред |
|||||||||||
300 |
|
|
|
|
|
|
нее |
значение |
|
соответствующих |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
величин, отнесенное к окружаю |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
щей вал |
среде |
(жидкости |
или |
|||||||||
200 |
|
|
|
|
|
|
воздуху); |
индекс |
|
v |
указывает |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
на |
поверхность |
вала. |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Аналогично коэффициент те |
||||||||||||
100 |
|
|
|
|
|
|
плоотдачи |
от вала к |
жидкости |
|||||||||||
|
V |
|
|
|
|
|
|
ax |
= Nu[-j- |
|
ккал/(м2 -ч-град), |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
где |
при |
Re, = |
10-н103 |
Nu/ = |
|||||||||
|
О |
5 |
10 |
15 VSM/O |
|
|||||||||||||||
Рис. 33. Зависимость предельного дав |
= 0 |
, 5 0 R e ^ P r r ( g ! ) 0 ' 2 5 ; |
|
|
||||||||||||||||
ления и предельного значения fprv от |
при |
Re, |
= |
103 -f- |
2-105 |
N u ; |
= |
|||||||||||||
скорости вала для резиновых манжет |
||||||||||||||||||||
|
О.бп.0.38 |
|
|
|
(P^)0-*5 |
|
|
|
||||||||||||
|
|
и |
колец |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
0,25Re/, o Pr" |
|
|
Ptv/ |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Здесь Рг, = |
— |
критерий |
Прандтля, |
где |
a — — |
|
|
коэф |
|||||||||||
фициент |
теплопроводности |
жидкости; с — теплоемкость |
жидко |
|||||||||||||||||
сти; у — удельный вес жидкости. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
Для |
веретенного |
масла |
X/ = |
0,123 ккал/(м-ч-град), |
при t = |
||||||||||||||
= |
60° С |
т) = 0,745-IO"7 |
кгс-с/см2 , |
v = 0,815-Ю'5 |
м2 /с, |
ср |
= |
|||||||||||||
= |
0,4 ккал/(кг-град); у = |
890 кгс/м3 . Примем |
отношение |
|
|
|||||||||||||||
Рг Л 0 . 25
^- 1 .
Указанный расчет является необходимым для выбора допус каемого режима работы уплотнения при условии отсутствия пре вышения допустимой максимальной местной температуры нагрева вала, исключающей обугливание резинового уплотнения по рабо чей поверхности и выход уплотнения из строя.
Исходя из теплового режима, на основании расчетных и опыт ных данных, ориентировочные значения максимальной скорости
80
вала v в м/с (диаметр 70 мм) при отсутствии давления жидкости будут следующими:
Для |
резиновых колец,, установленных в прямой канавке |
<=;7 |
|
Для |
резиновых колец в наклонной канавке • - |
^ 1 0 |
|
Для |
армированных манжет |
=5:15—20 |
|
|
Из уравнения (72) следует, что максимальная |
скорость зави |
|
сит |
от pr, V, d, 1Ъ |
/ 2 , 5 а и др. |
|
|
Как видно из рис. 33, это подтверждается и опытом, при малых |
||
скоростях вала (v |
===: 0,2-г-0,4 м/с) можно допускать большие дав |
||
ления жидкости, например до р = 200-нЮО кгс/см2 , что имеет важное значение для проектирования ряда устройств.
Радиальные уплотнения, установленные наклонно по отношению к оси вала
Максимальное давление жидкости, при котором применяют радиальные контактные уплотнения для соединений с вращатель ным движением, как было рассмотрено выше, ограничивается местным нагревом уплотнения и участ ка вала, с которым оно соприкасается.
Можно значительно улучшить усло вия работы уплотнения, если восста навливать слой смазки и охлаждать участок местного нагрева.
Этой цели служат контактные уплотнения, установленные наклонно от носительно оси вала. В последнее время нашли применение [20] наклонно уста новленные кольца круглого попереч ного сечения (рис. 34).
Также можно устанавливать и дру гие уплотнительные элементы. При этом подвод смазки производится только на части поверхности прилегания.
Для возобновления смазки на половине поверхности прилега
ния |
уплотнения необходимо иметь |
для кольца |
|
|
d t g а |
5= |
d2; |
для |
манжеты |
|
|
|
d tg а |
^> I. |
|
Чем больше наклон канавки, тем больший участок вала под уплотнением будет смазываться и лучше охлаждаться, но будет несколько увеличиваться утечка, жидкости.
Можно рекомендовать установку двух наклонных колец, что может обеспечить первому уплотнительному кольцу смазку по верхности прилегания с обеих сторон кольца..
81
Сечение канавок такое же, как для канавок, перпендикуляр ных оси вала.
Как показывают эксперименты, применение уплотнительных колец, установленных в наклонных канавках, выполненных на внутренней поверхности цилиндра, является весьма желательным, так как в этом случае имеют место минимальные потери энергии и наиболее высокая долговечность уплотнений.
Применение уплотнительных колец, установленных в наклон ных канавках, сделанных на наружной поверхности вала, не дает уменьшения потерь энергии, и даже наоборот, при этом потери увеличиваются по сравнению с кольцом, установленным в перпен дикулярной канавке.
Определение давления жидкости, допускаемого прочностью резинового кольца
Как показывают эксперименты, при применении высоких дав лений у уплотнительных элементов с малым поперечным сечением, например у колец круглого поперечного сечения, на внутренней рабочей поверхности появляются трещины, приводящие к раз рыву кольца.
Приближенное значение касательных напряжений на внутрен ней поверхности кольца, возникающих под действием сил трения при вращении вала, определяется по формуле
T c p = 0,8p/-^-=s£Tn p ,
" 2
где р — давление жидкости; / — коэффициент трения; d — вну тренний-диаметр кольца; d2—диаметр сечения кольца.
Давление жидкости, определяемое из условия прочности кольца, не должно превосходить
],25Tn p d2
P<—Jd~-
Если скорость вращения вала будет иметь некоторые периоди ческие колебания, например за счет работы гидропривода, то в этом случае могут проявиться и усталостные явления, пони
жающие значение т п р . Для |
колец в нормальных канавках р т а х = |
||
= 40-г-ЮО кгс/см2 ; |
и в |
наклонных канавках Ртах |
— |
-г-150 кгс/см2 . Меньшее значение р ш а х соответствует валу 0 |
180 мм |
||
и большее — валу 0 |
70 мм. |
|
|
Определение долговечности уплотнений
сучетом их износа
Вматериале уплотнений усталостные явления не будут иметь существенного значения. Причиной, определяющей долговечность уплотнений при правильно выбранном тепловом режиме является
82
их износ. В случае |
же очень большого местного разогрева уплот |
нения могут выйти |
из строя из-за их разрушения. |
Износ рабочих |
поверхностей при вращательном движении |
имеет место у уплотнений, находящихся под давлением или постав
ленных на место с натягом. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
Износ можно характеризовать следующими зависимостями, |
||||||||||||||||
аналогичными предложенным |
в работе [66]: |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
(fp'r)m'v"4 |
|
= |
const, |
|
|
|
|
|||
или |
упрощенно |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
{fp'rT'L |
|
= |
const, |
|
|
|
|
|
||
где |
p'r—контактное |
давление |
|
от |
запираемой |
жидкости; |
L — |
||||||||||
путь • трения, |
L = |
ndnT60; |
v — скорость |
перемещения; |
Т — |
||||||||||||
время; п — число |
оборотов вала |
р,кгс/смг |
|
|
|
|
|
||||||||||
в |
минуту; |
d—диаметр |
вала; |
|
|
|
|
|
|||||||||
/ — |
коэффициент |
трения. |
|
|
|
11 \ |
, f |
|
|
|
|
||||||
|
Допускаемое давление из ус |
80 |
|
|
|
|
|
||||||||||
ловий |
обеспечения |
заданной |
SO |
|
|
|
|
|
|||||||||
долговечности |
|
|
|
|
|
<>0 |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
М и э н = -{£]-«Р. |
|
|
20 |
|
|
|
|
|
||||||
где |
р — предельное |
давление, |
|
0 |
1000 |
2000 |
3000L. км |
||||||||||
|
|
80 |
160 |
240 Т>ч |
|||||||||||||
снятое с кривой |
|
долговечности, |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
при п* 1000оЬ/мин |
|||||||||||
при |
d. = 70 мм и чистоте уплот |
Рис. 35. График |
долговечности |
для |
|||||||||||||
няемой поверхности |
V 7 — V 8 ; |
||||||||||||||||
резиновых уплотнений при вращатель |
|||||||||||||||||
е—коэффициент, |
учитывающий |
||||||||||||||||
|
|
ном |
движении: |
|
|||||||||||||
влияние на долговечность |
изме |
/ |
— кольцо круглого сечення, канавка на |
||||||||||||||
нения |
диаметра |
вала |
(при d = |
внутренней поверхности |
втулки, наклон к |
||||||||||||
= |
70 мм е = 1); |
$ — коэффи |
оси вала 4°; 2 — кольцо круглого сечения, |
||||||||||||||
канавка на внутренней поверхности втул |
|||||||||||||||||
циент, |
учитывающий |
влияние |
ки, прямая; |
3 — армированная манжета |
|||||||||||||
на долговечность' чистоты |
обра |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
ботки |
вала |
( п р и . у 7 — у 8 |
Р = |
1); [п]—коэффициент |
запаса. |
||||||||||||
|
При работе и испытаниях часто имеют место разные контакт |
||||||||||||||||
ные давления.р'г |
|
или скорости движения |
и. В этом случае сумми |
||||||||||||||
рование износа производится определением приведенного времени
работы, соответствующего основному режиму pL, |
vlt |
||||
Приведенное |
время |
работы, |
соответствующее |
давлению p j |
|
и скорости |
vlt |
|
|
+(-^r(t)"' т.+ - |
|
T V = |
т1 + |
( £ ) + |
( ± ) Т , |
||
Принятое приближенное суммирование износа дает возмож ность применить ускоренные методы испытаний уплотнительных устройств в пределах рабочих режимов, допускаемых разогревом.
83
Зависимость долговечности (проходимого пути L или времени работы Т) отдельных разновидностей уплотнений при вращатель ном движении от давления жидкости р на основе опытных данных при d = 70 мм представлена на рис. 35.
На некотором базовом пути L 0 (в данном случае. L 0 ^ 104 км) кривые долговечности приближаются к параллельным прямым, для которых.при давлении р0 долговечность может быть весьма большой.
Долговечность резиновых колец круглого сечения, установлен ных наклонно на внутренней поверхности цилиндра, значительно превосходит таковую для тех же колец, установленных на внут ренней поверхности цилиндра перпендикулярно оси вала.
Коэффициент работоспособности уплотнений
Для упрощения расчетов воспользуемся коэффициентами рабо тоспособности, получаемыми при обработке кривых долговеч ности.
Принимаем за исходное выражение
• |
(fp'ryn'L |
= Cl |
(74) |
ираспространяем его на всю кривую долговечности при износе. Для практических расчетов можно принять коэффициент
работоспособности при износе
|
|
С = |
(fpr)m'vT, |
|
(75) |
где |
С х = 3600С; |
L = ЗбООиТ = ndnTQO; |
L — путь |
износа; |
|
Т — |
общее время работы в ч; v — скорость вращения вала в м/с; |
||||
d — диаметр вала; |
п — число |
оборотов вала |
в минуту. |
|
|
Получаемые значения тг |
2-нЗ. |
|
70 мм |
||
Коэффициенты работоспособности, полученные при d = |
|||||
и т1 = 3, следующие: |
.~у |
|
|
||
Для |
армированных манжет |
|
|
1 750 |
|
Для колец круглого сечения в прямой канавке на втулке . . . . . . |
50 ООО |
||||
Для |
колец круглого сечения в наклонной канавке (наклон 4°) |
23 ООО |
|||
Данная долговечность, соответствующая коэффициенту рабо тоспособности, обеспечивается при условии, что произведение fp'rv, определяющее местный нагрев, не превосходит допускаемое
имаксимальное давление—по условию прочности на разрыв. Пользуясь значениями С, можно вычислить предельные зна
чения Т при переменных р'г и и.
Определение долговечности резиновых армированных манжет (ГОСТ 8752—70)
Рассмотрим определение долговечности армированных манжет с учетом конструктивных особенностей,, а также эксперименталь ных данных.
84
Армированные манжетные уплотнения, используемые для гер метизации соединений корпусов с вращающимся валом, обычно выходят из строя по причине износа рабочих лопастей в течение сравнительно длительного времени. Однако при местной темпе ратуре нагрева вала на поверхности скольжения выше темпера туры вулканизации резины уплотнения быстро, выходят из строя по причине повреждения лопасти — появления трещин на рабо чей поверхности. В соответствии с этим при выборе рабочего ре жима использования манжет рекомендуется:
1)проверить, чтобы заданный рабочий режим использования уплотнений (давление жидкости и скорость вала) допускался тепло вым режимом;
2)определить ориентировочную долговечность для заданных рабочих условий.
Определение предельных режимов работы - ' армированных манжет исходя из теплового режима
Определение предельных режимов произведем из рассмотре ния местной максимальной температуры вала под уплотнением при установившемся тепловом потоке по методике, изложенной выше. Ранее было получено: '
|
Ql |
— |
^вала"5/ ? г 1 (^лах |
^ж) |
|
|
Q2 = ? w S / n 2 ( W — к) 4 ; Q = Qi + Q2 ; |
||||
Раскроем |
значения |
S, |
тъ т2, |
Аъ |
А2, осж , а в , тогда для |
жидкости: |
|
|
|
|
|
|
|
г |
Лвала° |
f |
лв ала •* |
При Re/ = |
103 ч-10Б |
|
|
|
|
где |
l ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ч-град); |
ж
Ах&* thWi /пр, ===.thxi;. xv== mj^;
85
|
|
2 . 0 ) 2 5 ° ' 5 |
( С ¥ ) Ж 1 9 / |
к*1,31 |
|
'прЧ 0.3 . |
||||
|
|
|
|
„о.п |
|
l0,15 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
mi — X l |
• / |
= / i 4- — • |
||||||
для |
воздуха: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
"^^^вала^ |
|
^^^вала^ |
возд> |
||||
|
|
авозд — ' |
|
ккал/(м2 -ч-град); |
||||||
при |
Re/ = |
103 -f-2-105 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N u f = |
0,216Ref ; |
Re/ = |
vd |
|||||
|
|
- ^ - ; |
||||||||
для |
сухого |
воздуха |
при t |
= 20° С: v = |
15,06-Ю- 6 м2 /с; Я,/ |
|||||
= 2 , 2 3 - Ю - 2 |
ккал/(м-ч-град); |
|
|
|
|
|
||||
|
|
_ |
0 , 2 1 6 » 0 ' 6 d |
0 ' 6 X B o 3 f f |
, До |
t i l Х21 |
||||
|
|
а,возд ' |
|
|
|
|
|
|||
|
Х-2 — Hlilnp2 |
— |
2 - 0,216 0 |
'Чала^возд г пр2 3 6 0 0 W |
||||||
|
|
^а5 ла^Чо3 зд^5 |
||||||||
|
|
|
|
|
||||||
|
|
' 2 - 0 , 2 1 6 ° ' 5 / W \ |
0 ' 5 |
^ f - ^ a |
36000 '3 ; |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
В О З Д |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
— |
/" " |
> |
Aip2 — ^2 Н |
|
п~ • |
||
|
|
|
|
'пр2 |
|
|
|
|
|
|
Подставляя значения tnl3 т2, S и Q получим для радиальноконтактных уплотнений
(76)
где
Z |
= |
427^в'а5ла |
/ |
s0,l9j,0,31 . |
|
|
|
|
||
|
|
0,И |
^ т а х |
' ж / |
" Г |
|
||||
2 |
~ |
3600°-7 -104 - 4 |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
+ |
о.эзя,'0,6 |
л |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
возд^г |
(^тах |
''в) |
|
|
|
||
|
|
|
v 0,3 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
*возд |
|
|
|
|
|
|
|
Значения Л ] и Л а изменяются |
несущественно. |
|
|
|
||||||
Принятые |
обозначения: S = |
~ |
|
поперечное |
сечение |
вала |
||||
в м2 ; Хвала — коэффициент теплопроводности |
стального |
вала |
||||||||
86
в ккал/(м-ч-град), при i |
= |
40° С |
|
Я в а л а |
= |
43; |
при |
i |
= |
|
90° С |
||||||||||||||
^вала = |
42; |
|
А,ж — |
коэффициент |
|
теплопроводности |
жидкости |
||||||||||||||||||
в ккал/(м-ч-град) для веретенного |
масла, |
Хж |
= |
0,123; |
|
А в 0 3 д — |
|||||||||||||||||||
коэффициент |
теплопроводности воздуха |
в |
ккал/(м-ч-г.рад), с ж — |
||||||||||||||||||||||
удельная |
теплоемкость |
жидкости |
в ккал/(кгс-° С), для |
|
веретен |
||||||||||||||||||||
ного |
масла |
|
с ж |
= |
0,43; |
уж |
— |
удельный |
вес |
жидкости |
в |
кгс/м3 , |
|||||||||||||
для |
веретенного |
масла |
при |
t — 40° С у ж |
= |
880, |
при |
t — 90° С |
|||||||||||||||||
у>к |
= |
860; |
/ n i a x |
— опасная |
местная |
температура, |
для |
|
резины |
||||||||||||||||
Аиах = |
150° С; |
/ ж |
— |
температура |
жидкости |
в °G; |
tB— |
|
темпера |
||||||||||||||||
тура |
окружающего |
воздуха в ° С; |
v—окружная |
|
скорость |
вала, |
|||||||||||||||||||
на поверхности скольжения в м/с; |
d — диаметр |
вала |
в м; |
/' — |
|||||||||||||||||||||
длина рабочего |
участка |
уплот |
|
|
|
|
|
у, |
S |
|
|
|
|
|
|||||||||||
нения в м; / — коэффициент тре |
|
0,07 |
? |
|
|
|
si |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
ния |
скольжения; |
v B 0 3 A — к и н е |
|
|
|
|
/ |
|
- |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
г |
|
|
||||||||||||||||||
матический |
|
коэффициент |
вяз |
|
0,06 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
кости воздуха в м2 /ч, для сухого |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
воздуха |
при |
t |
= |
20° С |
v B 0 3 A |
= |
|
0,05 |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|||||||||
= |
0,054; |
|
|
УЖ—кинематический |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
коэффициент вязкости жидкости |
|
0,04 |
|
|
|
|
|
ц |
|
|
|||||||||||||||
в м2 /ч |
для |
веретенного |
масла, |
|
0, Од |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
при |
t |
= |
40° С |
v> K = |
0,061, |
при |
|
|
10 |
20 |
30 |
|
40 |
v,.M/c |
|||||||||||
t — 90° С v,K = |
0,018; |
р'г— |
кон |
|
|
о |
|
|
|||||||||||||||||
тактное |
давление |
на |
поверхно |
Рис. |
36. |
График |
изменения |
коэффи |
|||||||||||||||||
сти |
прилегания |
уплотнения |
к |
циента |
г 2 |
для резиновых |
|
радиально- |
|||||||||||||||||
валу |
в |
кгс/см2 ; |
ссж |
— |
коэффи |
контактных |
уплотнений |
(армирован |
|||||||||||||||||
циент |
теплоотдачи |
|
от |
вала |
к |
ных манжет и уплотнительных колец). |
|||||||||||||||||||
|
Масло |
веретенное |
А У , |
|
tB |
= |
20° С, |
||||||||||||||||||
жидкости |
в |
ккал/(м2 -ч-град); |
|
|
|
|
W = |
|
150° С: |
|
|
|
|
||||||||||||
а п |
— коэффициент |
теплоотдачи |
/ — d = |
300 мм, |
t = 40° С; |
|
2 — d = |
||||||||||||||||||
от |
вала |
к |
окружающему |
воз |
= |
20 |
мм, |
t — |
40° С; 3 |
— d = |
300 мм, / = |
||||||||||||||
|
= |
90° С; 4 - |
d = |
20 мм, |
t |
= |
90° С |
||||||||||||||||||
духу |
в ккал/(м2 -ч-град); Мт |
— |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
момент |
сил |
|
трения |
в кгс-м; |
Q x — количество |
тепла, |
отводимое |
||||||||||||||||||
в |
окружающую |
|
среду |
через |
часть |
|
вала, |
|
расположенную |
||||||||||||||||
в цилиндре, в ккал/ч; Q2 — количество тепла, отводимое в окру жающую среду через наружную часть вала, в ккал/ч; t0 — тем пература окружающей среды в ° С.
Уравнение (76) |
справедливо для любых |
радиально-контакт- |
|||||
ных уплотнений (манжет, уплотнительных колец и др.). |
|
||||||
Полученные значения Z 2 представлены на рис. 36, где принято |
|||||||
для резины |
/ г а а х = |
150° С. На величину Z 2 существенное влияние |
|||||
оказывает температура жидкости в агрегате |
и диаметр |
вала. |
|||||
На |
рисунке |
даны |
значения |
Z 2 для tiK — 40° С |
и tm = |
90° С; |
|
d = |
20 мм и d = 300 мм при |
= З-г-10; |
= 3. |
С увеличением |
|||
длины вала с 1Х = |
3d до / х = |
Id функция Z 3 |
увеличивается |
незна |
|||
чительно. Полученные опасные значения (/рЯОоп Для армирован ных манжет (ГОСТ 8752—70) при р = 0 для разных диаметров ва лов представлены на рис. 37, а при наличии давления жидкости и подкладного кольца (/' = 5 мм) на рис. 38.
87
(fp'rV)on
НО
Рис. 37. График изменения опасных зна |
|||
чений (fPrv) |
о п |
Для |
резиновых манжет |
(ГОСТ 8752—61) при. отсутствии давления |
|||
жидкости |
для |
d = 20—300 мм. Масло вере |
|
|
|
тенное |
А У , |
'в |
= 2 0 °С ' |
'шах= |
150° С: / - |
= |
70 мм, г},(= |
||||||
= 4 ° ° С - |
|
'min' A |
|
W |
2-rf=»20MM. t1K = |
||||||
= |
« " С . |
/ m j n , |
A r f m j n ; |
3 - r f = |
20 |
мм, |
, ж |
= |
|||
= |
40° С, |
I |
- . |
Ad |
|
. • |
4 — d = |
300 |
мм, |
/ ж |
= |
|
|
|
min' |
|
mm' |
5 — rf = |
|
|
|
|
|
= |
40° С, |
1 |
|
|
|
|
70 |
мм, |
< ж |
= |
|
'— |
90° С, |
/'min' ^min' |
ff — = |
120 |
мм, |
/ ж |
= |
||||
= |
90° С. |
|
I min' |
^f 'miu' |
7 — d = 20 мм, |
< ж |
= |
||||
= |
90° С, I |
- . |
Ad |
|
• ; |
Я — d = |
300 |
мм, |
/ ж |
= |
|
|
|
|
mm' |
min' |
|
|
|
|
|
||
|
|
«7 |
20 |
|
30 |
tO |
V.M/C |
|
|
9 0 ° C ' |
'min' |
A « W |
|
9 — d — 20 |
MM, |
/ ж |
= |
||||||||
|
|
|
|
= |
4 0 ° C |
' |
'max- A d maX : |
|
- |
d = |
120 мм, |
г |
ж |
= |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
= |
40° с, |
г . , |
|
Ad |
|
; |
// |
d |
= |
70 мм, |
|
t x |
= 40° С, |
I |
max' |
Ad |
|
; |
12 - |
|
d |
= |
|||
|
' |
mm' |
|
|
max' |
|
|
|
|
13 — d — 120 мм |
|
""max |
|
|
|
|
|
||||||||
= |
20 мм, |
t... |
90° C , |
/ |
|
|
|
|
< ж |
= |
90° |
С, |
/ max' |
|
|
ax' |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
d = |
300 мм, |
* ж = |
90" С, |
Z m a x |
, |
A r f m a x ; |
|
/5 |
d = |
70 |
мм, ( |
|
90° С I |
. Ad |
m ax |
|||||||||
(fprV)MK8C-M/(CM?-C) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(Pr)on |
|
|
|
|
|
|
max' |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
13 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
=—<4
—
0 |
10 |
20 |
3D |
ЦО и, м/с |
|
|
|
4 С и, М/С |
|
Рис. 38. |
График |
изменение опасных |
Рис. 39. |
График изменения |
опасных |
||||
значений |
|
(fp'rv)mдля резиновых ман- |
удельных |
давлений |
( р г ) о п |
для |
рези |
||
жет (ГОСТ |
8752- •61) при |
наличии да- |
новых манжет (ГОСТ 8752—61). |
Диа |
|||||
вления жидкости |
(/«=;5 мм). Масло ве- |
метр вала 70 мм. Масло веретенное А У , |
|||||||
ретенное |
А У , |
=20° С, |
/ т а к = 1 5 0 ° С : |
* в = |
20° С, W |
= 150° С: |
|
||
/ — d = |
300 мм, |
' ж = 4 0 ° С; 2 |
|
d = |
|
120 |
мм, |
|||||
'ж = 4 0 ° |
С ; 3 |
|
• d |
300 |
мм, |
/ ж |
= |
90° С; |
||||
4 — d = |
70 мм, |
£ ж |
=40° С; |
5 |
— d = |
|
120 |
мм, |
||||
, Ж |
= 9 0 ° С ; |
6 |
|
d = |
20 |
мм, |
/ ж |
= |
40° С: |
|||
7 |
— d = |
70 |
мм, |
/.1{ = |
90° |
С; |
« - < / = 2 0 |
мм, |
||||
|
|
|
|
|
= |
90° С |
|
|
|
|
|
|
/ — для манжеты с подкладным кольцом при наличии давления жидкости, ? ж =
= |
90° С, V - |
5 мм: |
2 — то же, с ж |
= |
40° |
С, |
||||
V = 5 |
мм; 5 — для манжеты без |
подклад |
||||||||
ного |
кольца |
при |
отсутствии |
давления |
||||||
жидкости, |
tж = 9 0 ° С, |
/max1 |
Adm„:max |
4 |
- |
|||||
то |
же, |
г ж |
= |
|
|
|
|
; 5 |
— то |
|
4 0° С,1max Ad max1 |
|
|
||||||||
же, |
Сж |
= |
9"° |
С, /min1 |
Ad min' |
6 |
то же, |
|||
|
|
|
||||||||
|
|
t x |
= |
40° С, |
I. |
Ad, |
|
|
|
|
Значения |
(fprv)0n |
зависят |
от контактной длины уплотнений |
||||
V, см. уравнение (76). Чем |
больше /', тем |
меньше значение |
|||||
{fprv)on, |
и наоборот. Величина V зависит от величины предваритель |
||||||
ного натяга манжеты при сборке на |
вал Ad = d — d B H . |
Чем |
|||||
больше Ad, тем больше I и меньше (fprv)on. |
Значения /' приведены" |
||||||
ниже. |
|
|
|
|
|
|
|
На |
рис. |
39 представлены |
значения |
опасных |
контактных |
дав |
|
лений (рг)оп в зависимости от скорости скольжения, полученные из
условий местного разогрева для диаметра вала |
d = |
70 мм, |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
(Рг)оп |
|
(ftV°)o„ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Значениями |
коэффициента трения задаемся на основе опытных |
|||||||||||
данных в зависимости от давления, например / |
= 0,055 при р — |
||||||||||||
= |
100 |
кгс/см2 ; |
f |
= |
0,065 при |
р |
= 80 кгс/см2 ; |
/ |
= |
0,08 |
при |
р |
= |
= |
40 |
кгс/см2 ; |
/ |
= |
0,16 при р |
= |
10 кгс/см2 и |
f |
= |
0,8 |
при |
р |
= |
= |
0,5 |
кгс/см2 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Определение удельных давлений на поверхности скольжения
Удельные давления, возникающие на поверхности сопряже ния армированных манжет с валом, определяют предельную скорость и долговечность уплотнений.
Принимаем следующую схематизацию; условно заменяем очер тание лопасти манжеты цилиндром (рис. 40), при этом длина, контактной линии уплотнения с валом при р = 0:
для армированной манжеты
|
|
Г « |
Ar (tg 35° + |
tg 60°) |
= |
2,432Ar; |
||||
для |
уплотнительного |
кольца |
|
|
|
|
||||
|
|
I = |
d2 |
sin a; |
cos а = |
|
= |
1 |
; |
|
Дг — |
радиальное |
обжатие |
уплотнения |
при сборке. |
||||||
Удельные давления при отсутствии |
давления |
жидкости (р = |
||||||||
==0) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рг = POD + |
Рпр- |
|
|
|||
При наличии давления жидкости (р Ф 0) |
|
|||||||||
|
|
|
|
Pr — Pto+Pup |
+ |
kp, |
. |
(77) |
||
где |
р 0 в |
удельные давления |
на |
запирающих |
поверхностях |
|||||
манжет, обусловленные наличием радиальных деформаций |
за счет |
||
натяга |
лопастей при сборке; р п р — удельные |
давления, |
возни |
кающие |
на поверхности сопряжения за счет |
действия пружин, |
|
89