3.3.4. Уплотнения и вентили в противооткатных устройствах

Уплотнительные устройства, или уплотнения, предназна­чены для герметизации жидкости или газа в подвижных и непод­вижных разъемных соединениях противооткатных устройств. К ним предъявляются следующие требования:

надежное запирание жидкости или газа во всех возможных диапазонах температур и давлений;

сохранение своих конструктивных и эксплуатационных харак­теристик в течение длительного времени при контакте с рабочими жидкостями и газами;

отсутствие коррозии деталей и порчи жидкости в противоот­катных устройствах;

малый коэффициент трения по стали, малый износ трущихся поверхностей, отсутствие надиров и царапин при монтаже и в про­цессе работы;

простота изготовления и сборки, возможность быстрой замены деталей.

Конструктивные особенности уплотнений зависят от типа со­единений, в которых они применяются: неподвижные или подвиж­ные соединения.

Для неподвижных соединений, как правило, применяют кольца из отожженной красной меди. Отжиг колец необходим для умень­шения твердости меди, что позволяет снизить требуемые усилия при завинчивании пробок (крышек). Удельное давление на кольцо во время сборки должно превосходить предел текучести меди, примерно равный 80 мН/м . На рис. 3.42 изображены различные варианты уплотнений для неподвижных соединений.

В варианте рис. 3.42, а медное кольцо 1 зажимается и деформи­руется между буртиком вставного дна 2 и цилиндром 3. На встав­ное дно давит затяжная пробка 4. При больших диаметрах цилинд­ров для облегчения сборки на вставное дно 2 (рис. 3.42, б] давит не затяжная пробка, а специальные нажимные винты 5, располагаемые по окружности (8... 12 винтов) и позволяющие обеспечить необходи­мую большую силу надавливания на кольцо. При относительно не­больших диаметрах цилиндров вставное дно 2 и затяжная пробка 4 могут составлять одну деталь. В этом случае предъявляются повы­шенные требования к шероховатости поверхности буртика дна 2, соприкасающейся с кольцом 1.

При повышении давления в цилиндре из-за упругих дефор­маций в соединениях дна с цилиндром в уплотнении уменьшается внутреннее напряжение, что мо­жет привести к утечкам газа (жид­кости). В этом отношении бо­лее надежным является уплотне­ние, приведенное на рис. 3.42, в. Конструкция вставного дна в ви­де грибовидного стержня обес­печивает автоматическое повы­шение напряжения в кольце 7, зажатом между буртиком дна (гри­бовидного стержня) и опорным кольцом 6, если будет повышаться давление внутри цилиндра. Предварительное поджатие кольца осуществляется гайкой 7, на­винчиваемой на выступающий наружу конец вставного дна 2. Не­обходимое напряжение в кольце 8 обеспечивается за счет выбора диаметра D цилиндра и диаметра d вставного дна.

Рис. 3.42. Уплотнения в неподвижных соединениях

Рис. 3.43. Форма уплотнительного кольца: 1 - кольцо; 2 - вставное дно; 3 - цилиндр

Для предотвращения возможных утечек газа (жидкости) из-за постепенной осадки колец рекомендуется периодическое их под­жатие затяжной пробкой 4, нажимными винтами 5 или гайкой 7.

С целью облегчения деформации колец их можно изготавли­вать по форме, показанной на рис. 3.43. Острые углы кольца при сборке необходимо устанавливать в глухие выемки цилиндра и дна, как изображено на рисунке.

Кроме уплотнительных колец из отожженной красной меди в неко­торых случаях применяют прокладки из специальной кожи или рези­ны. Особенно часто это встречается при постановке пробок, варианты установки уплотнений под пробки показаны на рис. 3.44.

В первом варианте (рис. 3.44, а) прокладка 1 уплотняется меж­ду выточкой в цилиндре и буртиком пробки 2. Из-за больших сил трения при закручивании пробки кольцо может проворачиваться и перекашиваться, что будет уменьшать надежность герметизации. Для лучшей работы уплотнения площадь кольца следует умень­шать. Такой вариант показан на рис. 3.44, б; кольцо поджимается не буртиком, а специальным усту­пом на пробке с гораздо меньшей площадью соприкосновения с кольцом. В этом случае несколь­ко увеличиваются размеры уп­лотнительного устройства в осе­вом направлении.

Для уплотнения подвижных соединений применяются уплотнительные устройства следующих типов: сальниковые; воротниковые; кольцевые; уплотнения методом точной пригонки.

-

Рис. 3.44. Постановка пробок

Рис. 3.45. Сальниковое уплотнение

Работа сальникового уплотнения (рис. 3.45) основана на ис­пользовании упруго-пластических свойств сальниковой набивки 1, изготовленной из хлопчатобумажных или асбестовых шнуров, пропитанных церезиновым составом и спрессованных при темпе­ратуре ~ 350 К. Для осуществления обтюрации сальниковая набивка может поджиматься пружиной 8; применяются также сальниковые уплотнения без пружины; тогда набивка прижимается гайкой 4. Между отдельными элементами набивки вставляются распорные кольца 2 ромбоидального или трапецеидального сечения, что обес­печивает автоматическое перемещение материала набивки к уп­лотняемой поверхности штока 5. Все элементы сальникового уплотнения монтируются в корпусе 3 сальника, который соеди­нен с цилиндром 7. С целью предохранения от попадания к набив­ке пыли и грязи в корпусе устанавливается войлочная уплотняю­щая прокладка 6. Для удобства извлечения распорных колец при разборке сальникового уплотнения в кольцах делаются резьбовые отверстия для рыма.

Давление в сальниковой набивке находится обычно в пределах 1,0... 1,5 МПа. Этого вполне достаточно для надежного удержива­ния жидкости в тормозах отката до выстрела. При откате давление в тормозе резко повышается, сальниковое устройство при этом может пропускать жидкость. Для уменьшения протекания сальни­ковое устройство состоит из двух-трех секций набивки. Поскольку время действия повышенного давления в тормозе невелико (поряд­ка 0,1 с), то вынос жидкости незначителен. Техническими усло­виями для таких уплотнений допускается вынос / кубического сан­тиметра жидкости за один выстрел.

Общую длину сальниковой набивки принимают в зависимости от величины запираемого давления и диаметра уплотняемой поверхности. Приблизительно она равна: , (3.33) где h - толщина сечения набивки.

-

Рис. 3.46. Воротниковое уплотнение

Действие воротникового уп­лотнения показано на рис. 3.46 и основано на плотном прижа­тии рабочих кромок воротника 3 к уплотняемым поверхностям што­ка 6 и цилиндра 4 давлением жид­кости, поступающей из полос­ти 1 цилиндра. Для надежности действия воротникового уплотнения необходим подвод жидкости, находящейся под давлением Р, к рабочим кромкам воротника, поэто­му в подворотниковых кольцах 2 делаются специальные проходные отверстия а. Эффективность действия воротников будет лучше, если надворотниковое кольцо 5 обеспечит при сборке наличие зазора б по­рядка 0,5.. .2,0 мм; пережатый воротник работает хуже.

Воротники изготавливаются из кожи или маслостойкой и моро­зостойкой резины. На рис. 3.46 показан резиновый воротник с пло­ской поверхностью соприкосновения воротника с надворотниковым кольцом. При применении кожаных воротников в надворотниковых кольцах делается выемка, частично облегающая воротник с наружной стороны. В настоящее время кожаные воротники при­меняются редко из-за их дороговизны и умения создавать специ­альные резины с необходимыми свойствами.

Воротниковые уплотнения могут применяться в комбинации с сальниковыми, что позволяет их использовать для тормозов отката, при этом утечки жидкости практически исключаются. Устройство уплотнений, состоящих только из воротников, применяются при наличии постоянно имеющегося в полости цилиндра давления, то есть в накатниках.

Принцип действия кольцевых уплотнений основан на деформа­ции резинового кольца за счет его натяга. Примеры кольцевых уп­лотнений показаны на рис. 3.47.

Канавка для закладывания резиновых колец изготавливается или прямоугольной, или трапецеидальной. Размеры канавки и кольца назначаются такими, чтобы при сборке по поверхностям уплотняе­мых деталей образовывался некоторый натяг. Слишком большой натяг приводит к увеличенному трению в подвижном соединении, к остаточным деформациям кольца и его повышенному износу, а слишком малый натяг может приводить к утечкам.

Рис. 3.47. Кольцевые уплотнения: 1 - резиновое кольцо; 2 - защитная шайба

Во избежание выдавливания в процессе работы таких уплотне­ний через имеющиеся зазоры в подвижных соединениях, в канавки для колец устанавливают фторопластовые защитные шайбы. Шайба устанавливается со стороны, противоположной давлению жидкости. При давлении с двух сторон устанавливаются две шайбы. В зави­симости от диаметра уплотняемой поверхности толщину защитной шайбы принимают в пределах 1,5...3,0 мм. Применение защитных шайб в кольцевых уплотнениях позволяет применять последние при давлениях до 35 МПа.

Для обеспечения надежной работы кольцевых уплотнений рабо­чие поверхности цилиндров и штоков должны иметь шероховатость не более 0,8 мкм, а для поверхностей канавок - не более 6,3 мкм.

Достоинством кольцевых уплотнений является простота уст­ройства, сборки и ремонта.

Уплотнения методом точной пригонки широко применяют­ся в артиллерийской технике, особенно в тех случаях, когда утечка жидкости через такое уплот­нение допускается, но она долж­на быть в минимальных объе­мах. Пример такого уплотнения показан на рис. 3.48.

Принцип работы уплотнения заключается в следующем. При движении штока 3 относительно цилиндра 7 жидкость из полости высокого давления протекает че­рез окно а и зазор между регулирующим кольцом 4 и верете- ном 5 в полость низкого давления.