8. Уплотняющие устройства

Подшипники качения в целях предохранения их от загрязнений извне и для предотвращения вытекания из них смазочного материала снабжают уплотняющими устройствами. Предотвращение вытекания смазки уменьшает ее расход, не загрязняет пол и предохраняет от попадания в механизмы, которые должны работать без смазки: фрикционные передачи, муфты, тормоза, электродвигатели и т.д.

По принципу действия уплотняющие устройства (рис. 8.1) разделяются на:

1) контактные (манжетные, сальниковые, осевые по кольцевой поверхности), применяемые при средних и низких скоростях, обеспечивающие защиту, благодаря плотному контакту деталей;

2) бесконтактные, применяемые в широком диапазоне скоростей:

а) щелевые и лабиринтные, осуществляющие защиту благодаря сопротивлению протеканию жидкости или газа через узкие щели;

б) центробежные, основанные на отбрасывании центробежными силами смазки, а также загрязняющих веществ, попадающих во вращающиеся защитные диски;

в) комбинированные, сочетающие уплотнения, основанные на двух или более из указанных принципов.

Манжетные уплотнения (рис. 8.1, а) выполняют в виде кольце-вых манжет обычно из армированной резины, устанавливаемых в корпус с натягом и прижимающихся к валу под действием сил упругости самой манжеты и специальной пружины.

Для работы в засоренной среде применяют манжеты с пыльником (двусторонние). Манжетные уплотнения относят к числу весьма надёжных и применяют при жидкой и пластичной смазке. Твёрдость поверхности вала назначают (30…50) HRC, шероховатость Ra = 0,25…0,56 мкм; скорость v = 5…20 м/с; наработку 300…3000 ч.

Осевое уплотнение по кольцевой поверхности состоит из вращающегося и неподвижного уплотнительных колец, сжимаемых пружинами. Одно кольцо изготовляют из закаленной стали (ШХ15, 40Х и др.), антифрикционного чугуна, бронзы, металлокерамики; сопряжённое кольцо – обычно из пластмасс, углеграфитов или также из металла. Уплотнения обеспечивают надёжную защиту и весьма долговечны вследствие автоматической компенсации износа пружинами.

Сальниковое простейшее уплотнение (рис. 8.1, б) – пред-ставляет собой кольцо прямоугольного сечения из технического войлока-фетра, вставляемое в кольцевой, обычно трапециевидный паз и поджимаемое к поверхности вала предварительным деформирова-нием или пружиной. Уплотнение требует твёрдой и гладкой поверхности вала, применяется в неответственных конструкциях при малых скоростях и вытесняется более современными уплотнениями.

Лабиринтные уплотнения являются наиболее совершенными для работы на высоких скоростях.

В этих уплотнениях должно обеспечиваться правильное чередование участков с малыми и большими зазорами (камер расширения, в которых происходит потеря кинетической энергии потока). Малые зазоры выбирают порядка 0,2…0,3 мм и при работе на низких и средних скоростях заполняют пластичным смазочным материалом. Лабиринтные уплотнения делятся на простые и гребёнчатые. Гребёнчатые уплотнения создают извилистый зазор между вращающимися и неподвижными деталями и наиболее эффективны (рис. 8.1, в, г, е).

Выбор оптимального варианта лабиринтных уплотнений возможен путём расчётного сравнения коэффициентов сопротивления (относительных потерь энергии потока) в лабиринтах.

а) б) в)

г) д) е)

е) ж) з) и)

Рис. 8.1

Щелевые уплотнения выполняют преимущественно в виде кольцевых щелей с проточками или без проточек (рис. 8.1, д, з). К этой же группе можно отнести уплотнения невращающимися защитными шайбами и щитками, образующими короткие щели. Защитное действие щелевых уплотнений незначительно; область применения – в машинах, работающих в чистой и сухой атмосфере.

Уплотнения, основанные на действии центробежной силы (рис. 8.1, ж, и, к), простые рациональные, но не обеспечивают полной защиты в связи с остановками машины. Поэтому их применяют в сочетании с другими, а также для защиты подшипников от загрязнения продуктами изнашивания из общей масляной ванны.

Хорошую защиту осуществляют комбинированные уплотнения, в частности, лабиринтные и центробежные (при высоких скоростях).

В ответственных местах, например, на выходе осей и валов автомобилей применяют тройные уплотнения.

Применяют также подшипники со встроенными уплотнениями. Подшипники с двумя защитными шайбами выпускают заправленны-ми смазочным материалом.