Лабораторная работа №8 Уплотнительные соединения устройств и элементов гидросистем
Цель работы: изучить различные виды уплотнений подвижных и не подвижных соединений устройств и элементов гидросистем
Общие сведения
Уплотнительное устройство или уплотнение – совокупность элементов конструкции, предотвращающей или уменьшающей утечку жидкости или газа через зазоры между деталями машин и сооружений в окружающую среду, а также проникновение по зазорам грязи и пыли из окружающей среды.
Полной стандартизованной классификации уплотнений, устанавливающей их иерархическую зависимость, системы индексации и кодирования, не создано. Это объясняется исключительным многообразием видов уплотнений.
По назначению уплотнения подразделяют в соответствии с типом герметизируемого соединения (рис.1). Неподвижные соединения герметизируют постоянно или периодически действующими уплотнениями (УН). Для герметизации подвижных соединений, передающих вращательное движение применяют уплотнения типа УВ; для соединений, передающих возвратно-поступательное движение, – УПС; для соединений, передающих более сложные (колебательное, винтовое) движения, – УС.
Все уплотнительные устройства по характеру уплотняемых соединений подразделяются на следующие три основные группы (рис. 1):
для соединений с возвратно-поступательным движением деталей (уплотнения штоков и поршней);
для соединений с вращательным движением (уплотнения валов);
для неподвижных соединений (уплотнения крышек и др.).
По принципу действия уплотнительные устройства подразделяются на два вида (рис. 1):
контактные, осуществляющие герметизацию за счѐт плотного прилегания уплотняющих деталей к соответствующим сопряжѐнным поверхностям соединения;
бесконтактные, работающие при наличии щелей (зазоров) в соединениях.
на:
Рисунок 1 – Типы герметизируемых соединений и индексация уплотнений
По величине давления уплотнительные устройства можно разделить
работающие при низком давлении (подшипниковые узлы зубчатых и червячных редукторов),
работающие при высоком давлении (гидронасосы, гидродвигатели, гидротормозы и др.);
вакуумные.
Обычно на первом этапе конструирования невозможно выбрать конкретный вид уплотнения, можно лишь наметить систему уплотнений агрегата, пользуясь условными обозначениями (табл. 1) и выявить функциональное назначение каждого уплотнения.
В соответствии со свойствами материала уплотнители подразделяют на (таблица 2):
механические (детали из твѐрдых тел, например, углеграфитовые или стальные кольца),
резиновые или эластомерные (резиновые кольца и манжеты),
композиционные,
набивочные,
жидкостные (например, жидкости специальные и разделительные).
В соответствии с принципом действия и отраслевой принадлежностью уплотнения классифицируют в следующих категориях (таблица 2):
классы – контактные, бесконтактные, разделительные;
подклассы в соответствии с основными эксплуатационными особенностями, определяемыми свойствами уплотнителя: проточные, динамические, эластомерные, механические, набивочные,
диафрагмовые и др.;
типы по назначению герметизируемого соединения;
группы по особенностям механизма герметизации;
подгруппы по основным конструктивным признакам;
виды по конкретным конструкциям.
Признаком, который в наибольшей степени характеризует свойства и эксплуатационные возможности уплотнения, являются его структурная схема и класс материала основного уплотняющего элемента (рис.2).
Рисунок 2 – Структурная схема уплотнений
Уплотнение (рис.2) имеет следующие элементы: основной уплотняющий 1, силовой 2, вспомогательные уплотняющие 3, 3', первую уплотняемую поверхность (обычно подвижную) 4, вторую уплотняемую поверхность (обычно неподвижную) 5.
В механических уплотнениях основной уплотняющий элемент – твердое тело в форме кольца из металлического, углеграфитового,
керамического или другого материала.
В эластомерных уплотнениях основной уплотняющий элемент выполнен из эластичного полимерного материала, чаще всего из резины (эластомера); контактным давлением pк он плотно прижимается к уплотняемым поверхностям 4 и 5, устраняя зазоры и обеспечивая герметичность. Свойства эластомера определяют положительные эксплуатационные качества уплотнения: хорошую герметичность, удовлетворительное трение, простоту конструкции, компактность, низкую стоимость, совместимость со многими жидкостями. Однако вследствие старения сроки работы и хранения таких уплотнений ограничены. Эластичные уплотнения наиболее широко распространены в гидромашиностроении.
В набивочных уплотнениях уплотняющим элементом 1 является специальная вязкоупругая набивка, включающая основу, антифрикционные материалы и жидкую пропитку. Набивка должна прижиматься к уплотняемым поверхностям 4 и 5 с определѐнным контактным давлением pк силовым элементом 2. Набивочные уплотнения применяют для герметизации сред, в которых быстро разрушаются эластичные уплотнения (например, в горячей воде, растворах).
В диафрагмовых уплотнениях основной уплотняющий элемент выполнен из эластомера или металла, имеет сильно развитую поверхность и форму, обеспечивающую большую деформацию под действием перепада давлений герметизируемых сред. Эти уплотнения сочетают в себе отличную герметичность контактных уплотнений неподвижных соединений с возможностью обеспечивать передачу движения.
Характерные эксплуатационные особенности диафрагмовых уплотнений: наименьшие (по сравнению с уплотнениями других типов) утечки, определяемые лишь диффузией сред; малые допускаемые перепады давлений между средами; ограниченные допускаемые перемещения. Свойства диафрагмовых уплотнений сильно зависят от свойств материалов. Для простых металлических диафрагм характерны большая жесткость и малая деформируемость. Большую способность к деформации имеют металлические гофрированные диафрагмы – сильфоны. Резиновые и резинотканевые диафрагмы – мембраны способны обеспечивать большие деформации, но имеют ограниченный температурный диапазон работы.
Обычно в наименовании уплотнения указывают группу, подгруппу и вид, например: комбинированное манжетное уплотнение с защитным кольцом.