Главная | Обратная связь

Виды уплотнений подвижных и неподвижных соединений.

Наиболее обширная область применения уплотнений в машиностроении - это гер­метизация входных и выходных валов машин. Уплотнения, с одной стороны, предупре­ждают утечку масла из корпуса машин, с другой - защищают внутренние полости корпу­са от внешних воздействий (проникновения пыли,'грязи и влаги извне).

Другая область применения уплотнений - это герметизация полостей в машинах, содержащих газы и жидкости при высоких давлениях или под вакуумом (роторные и поршневые машины).

Все системы уплотнений можно разделить на два класса: контактные кбесконтактные.

В первом случае уплотнение достигается непосредственным соприкосновением подвижной и неподвижной части уплотнений. К числу этих уплотнений относят сальни­ки, манжеты, разрезные пружинные кольца, торцевые уплотнения и т.д.

Во втором случае контакт между частями уплотнений отсутствует. Уплотнительный эффект достигается с помощью центробежных сил, гидродинамических явлений и т.д. К числу этих уплотнений относят лабиринтные уплотнения, отгонные резьбы, отражательные диски, ловушки разнообразных типов и др.

Контактные уплотнения обеспечивают более высокую герметичность соединений. Недостатки этих уплотнений (ограниченность допустимых скоростей относительного движения, изнашиваемость и потери уплотнительных свойств с износом) устраняют ре­гулированием силы прижатия контактирующих поверхностей, рациональным подбором материала трущихся поверхностей, компенсацией износа с помощью упругих устройств.

Бесконтактные уплотнения не имеют пределов по скоростям относительного дви­жения; их срок службы не ограничен; уплотнительные свойства гораздо ниже, чем у кон­тактных уплотнений; полной герметизацией можно добиться лишь применением допол­нительных устройств.

Контактные уплотнения.Сальники принадлежат к числу отживающих систем уп­лотнений. Основной их недостаток - повышенный износ, сопровождающийся потерей
уплотнительных свойств, и неприспособленность к высоким окружным скоростям. Од­
нако благодаря простоте и дешевизне сальники широко применяют в уздах неответст­
венного назначения.

Сальники представляют собой кольцевую полость вокруг вала, набитую уплот­няющим материалом (хлопчатобумажные ткани; шнуры> вываренные в масле; фетр; асбест и др.)

(Простейшие формы сальников, устанавливаемых непосредственно в корпусные детали или промежуточные детали, показаны на рис. 4.38.

4.38. Установка сальников в цилиндрических канавках (а) - (в) ив конических канавках (г) и (д)

Набивка работает непосредственно по валу или по промежуточной втулке; для уве­личения надежности и повышения срока службы поверхность вала (втулки) должна иметь твердость не ниже HRC 45 и шероховатость не более R_a= 0,32...0,65 мкм.

Манжетное уплотнениепредставляет собой выполненное из мягкого упругого ма­териала кольцо с воротником, охватывающим вал. Под действием давления в уплотняе­мой полости воротник манжеты плотно охватывает вал с силой, пропорциональной давлению (рис.. 4.39). Для обеспечения постоянного натяга воротник стягивают на валу кольцевой пружиной. .

Манжета должна быть расположена воротником навстречу уплотнительному дав­лению (рис. 4.39, а); при обратном расположении (рис. 4.39, б) давление отжимает во­ротник от вала. При необходимости двустороннего уплотнения устанавливают две ман­
жеты с воротниками, направленными в разные стороны (б). Наружную сторону манжеты плотно крепят к корпусу.

4.39. Схема действия манжеты

Манжеты чаще всего изготавливают из пластиков типа поливинилхлоридов и фто­ропластов, Поливиниловые манжеты выдерживают температуру до 80 °С, а фторопла­стовые манжеты могут работать при температурах до 300 °С.

Уплотнения с резиновымикольцами, вводимыми в канавки вала или промежуточ­ной втулки, имеют ограниченное применение. В конструкции на рис. 4.42, а уплотнения обеспечивают натягом между наружной поверхностью колец и втулкой. В конструкции на^;рйс. 4.42, б использован манжетный эффект. Кольца расположены в канавках'со ско-> сом.^: Под действием давления в уплотняемой полости кольца; находя на скос, прижима­ются наружной поверхностью к втулке.

Кольца выполняют из мягких сортов маслостойкой и термостойкой синтетической резины.

Недостатки уплотнений резиновыми кольцами: ненадежность работы; быстрый из­нос резины в процессе эксплуатации; неопределенность сил притяжения.

Чаще применяют кольца, в установках с возвратно-поступательным движением ва­ла.

4.42. Уплотнения резиновыми кольцами

Бесконтактные уплотнения. Щелевое уплотнениеявляется наиболее простым ви­дом бесконтактного уплотнения между валом и корпусом (рис. 4.43, а). Уплотняющая способность кольцевой щели пропорциональна ее длине и обратно пропорциональна ве­личине зазора. На практике такое уплотнение малоэффективно.

4,43. Щелевые уплотнения

Эффективность щелевого уплотнения повышают кольцевыми канавками, которые могут быть выполнены на валу (рис. 4.43, б), во втулке (рис. 4.43, в) или одновременно на валу и во втулке. Назначение канавок в данном случае - создать на валу гребешки, от­ражающие масло действием центробежных сил в кольцевое пространство между валом и втулкой. В случае расположения канавок во втулке обязателен сток масла из канавок в
нижнейточке.

Торцевые уплотненияпринадлежат к числу контактных уплотнений. На рис; 4.46 приведена схема торцевого уплотнения. На валу установлен диск а, которому не дают вращаться относительно вала торцевые зубья б. Диск постоянно прижимается пружиной к укрепленной на корпусе неподвижной шайбе в. Уплотняемая среда (жидкость, газ) мо­жет просачиваться через уплотнение в двух направлениях (указаны на рисунках стрелка­ми): через торец диска и через кольцевой зазор между диском и валом. Просачиванию через торец диска препятствует уплотнение контактом между а а в; просачиванию через зазор - уплотнение резиновыми кольцами г.

состоит из двух уплотнений торцевого и радиального. Ради­альное уплотнение работает в гораздо более легких условиях, чем торцевое, так как диск имеет крайне незначительные перемещения вдоль вала. Здесь пригодно любое уплотнение - резиновыми кольцами, разрезными пружин­ными кольцами, сальниками, манжетами и др.

Основное достоинство торцевых уплот­нений заключается в том, что износ трущихся поверхностей • компенсируется перемещением уплотняющего диска в осевом направлении под действием пружины.

Рис. 4.46. Схема торцевого уплотнения. Уплотняющий диск зафиксирован на валу

Торцевое уплотнение обладает свойством самоприрабатываемости; при правиль­ном выборе материала трущихся поверхностей и подводе незначительного количества смазки .уплотнение может работать в течение долгого времени, при хорошем состоянии поверхностей контакта, обеспечивающем надежное уплотнение.

Для поверхностей трения применяют антифрикционные пары: сталь - баббит, зака-. ленная сталь - бронза, графитовые и угольные композиции, пластики. Поверхности тре­ния обрабатывают до шероховатости R_a= 0,16...0,32 мкм.

Уплотнение неподвижных соединений. Листовые прокладки яг листового мате­риала чаще всего применяют для обеспечения герметичности плоских; стыков. Как пра­вило, на прокладках ставят крышки маслосодержащих резервуаров, работающих поддавлением или в вакууме, фланцы трубопроводов и др. На мягких прокладках собирают также части корпусов механических передач (в тех случаях, когда нет необходимости выдерживать точное взаимное расположение частей).

Прокладочные материалы выбирают в зависимости от условий работы, давления, температурного режима и др. Для уплотнения соединений общего назначения (напри­мер, крышки маслосодержащих полостей), чаще всего применяют прокладочную бумагу толщиной 0,05...0,15 мм, кабельную бумагу (бумагу, пропитанную бакелитом или синте­тическими смолами), прокладочный картон толщиной 0,5... 1,5 мм и др. Наилучшими свойствами обладают прокладки из синтетических материалов типа полихлорвинила и политрифторэтилена.

Для соединений, работающих при высоких температурах, применяют прокладоч­ные материалы с асбестом (асбестовую бумагу, асбестовый картон и т.п.). Паропроводы уплотняют чаще всего паронитом, представляющим собой композицию асбеста с нату­ральной или синтетической резиной. Паронит выдерживает температуру до 450 °С. При высоких температурах применяют также листовые прокладки из пластичных материа­лов: листового свинца, алюминиевой и медной фольги и др. Такие прокладки требуют повышенной силы затяжки.

В случаях, когда наряду с уплотнением требуется еще'регулирование расстояния между стыкуемыми деталями, применяют шимы - набор прокладок из тонкой латуни (0,05 мм) или медной фольги (например, для регулирования натяга и одновременного уплотнения в. парных установках конических или радиально-упорных подшипниках ка­чения).

Для увеличения надежности уплотнения прокладки смазывают уплотняющими со­ставами. Бумажные и картонные прокладки ставят на вареной олифе, шеллаке, жидком стекле, белилах и др.

 

4.49. Армированные прокладки