Главная  Промышленность 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 [ 24 ] 25 26 27 28 29 30 31 32 33


Рис. 6.7. Разновидности уплотнительных колец:

а - круглые; б - прямоугольные! в - Х-образкые

устройства и устройства с гибкими разделителями. Контактные уплотнительные устройства подразделяют на следующие основные типы: кольцевые, манжетные и сальниковые.

Герметизация кольцами. Уплотнения этого типа обеспечивают наименьший размер уплот-нительного узла. В зависимости [от профиля поперечного сечения различают следующие разновидности уплотнительных колец: круглые, прямоугольные и Х-сбразные (рис. 6.7). Материалом дляизготовления колец служат резиновые смеси, металлы, комбинации резины с пластмассами.

В пневматических устройствах нашли применение резиновые кольца двух типов: с созданием натяга по уплотняемому диаметру при сборке и без натяга. Герметизация рабочей среды в соединениях с кольцами первого типа обеспечивается при нулевом давлении обжатием его поперечного сечения по высоте, которое затем повышается под действием давления рабочей среды (рис. 6.8).

Круглые кольца второго типа («плавающие» кольца) при сборке практически не подвергаются поперечному сжатию по высоте (рис. 6.9), вследствие чего они не обеспечивают полной герметизации при нулевом и малом (до 0,02 МПа) давлении рабочей среды. Герметизация этими кольцами обеспечивается только при превышении определенного значения давления.

Уплотнение кольцами круглого сечения с созданием натяга по уплотняемому диаметру наиболее распространены в пневматических устройствах.

На рис. 6.10 приведены конструктивные схемы установки уплотнительных колец круглого сечения по ГОСТ 9833-73 в устройствах. При применении указанных колец необходимо обеспечить выполпенне следующих основных требований.

Допускаемые отклонения диаметров уплотняемых устройств должны соответствовать данным табл. 6.7.

Деформация колец круглого сечения по ГОСТ 9833-73 независимо от конструкции посадочного места реко.мендуется в пределах 12-25%. Для предохранения уплотнений от выдавливания в зазор при давлении свыше 10 МПа необходимо применять защитные шайбы. Шероховатость поверхности сопрягаемых деталей с учетом покрытий должна быть не ниже указанной на рис. 6.11. На поверхности не допускаются забоины, риски и другие повреждения. Для повышения долговечности резиновых колец рекомендуегся покрытие поверхностей штоков и гильз цилиндров: стальных - твердое хромирование; из алюминиевых сплавов - хромово-кислое анодирование или другие методы поверхностного упрочнения. К трущимся поверхностям уплотнительного соединения с круглыми кольцами необходимо обеспечивать подачу смазочного материала.

Уплотнение тлаваюишми» кольцами круглого сечения. Кольца этого типа устанавливают в канавку (см. рис. 6.9) с зазором по торцам и дну уплотнительной канавки, т. е. кольцо может перемещаться («плавать») в осевом направлении под действием давления рабочей среды. Наружный диаметр кольца несколько



Рис. 6.8. Схема, поясняющая действие резиновых колец круглого сечеиия с радиальным обжатием

Рис. б.ч. Схема, поясняющая действие «плавающих» резиновых колец круглого сечения 148


Рис. 6.10. Конструктивные схемы установки уплотнительных колен круглого сечения:

а - без защитных колец; б - с защитными кольцами

больше внутренней расточки уплотняемого устройства, что вызывает внешнее обжатие кольца при его сборке в уплотнительном узле. Плавающие кольца обеспечивают снижение трения покоя и движения, повышают срок службы по сравнению с уплотнительными кольцами по ГОСТ 9833-73. Высокие требования к точности и качеству изготовления плавающих колец ограничивают их применение в отечественной практике. К недостаткам колец этого типа относится также потеря герметичности при давлении рабочей среды ниже 0,015-0,025 МПа.

Уплотнение кольцами прямоугольного сечения. Герметизация соединения кольцами прямоугольного сечения при малом давлении рабочей среды обеспечивается за счет предварительного сжатия кольца при сборке уплотнительного узла. Рекомендуется радиальное обжатие кольца принимать равным 0,1-0,2 мм. При наличии давления рабочей среды на одной из сторон кольца оно смещается

Таблица 6.7

Допускаемые отклонения диаметров уплотняемых устройств

Допускаемые

отклонения прн давлении, МПа

Диаметр, мм

10 - 20

Отверстие

Отвер-стне

Отверстие

4 - 6

6 - 10

10-18

18 - 30

30-50

50-80

80-120

120-180

180 - 400





Рис. 6.11. Шероховатость рабочих поверхиостейпод кольца в подвижных соединениях Рис. 6.12. Схема, поясняющая действие резиновых колец прямоугольного сечеиия

К боковой стенке канавки, обеспечивая герметичность соединения плотным контактом по трем поверхностям (рис. 6.12). Размеры колец, используемых в пневматических устройствах, обычно равны: ширина 3-6 мм, высота 5-8 мм. Размер колец и канавок выбирают из расчета обеспечения бокового зазора в пределах 0,2-0,25 мм при сборке кольца (без обжатия).

Для снижения силы трения колец в ряде конструкций уменьшают ширину пояска, контактирующего с уплотняемой поверхностью, снятием фасок. Это позволяет значительно повысить долговечность колец при рабочем давлении до 1,0 МПа. Требования к точности и качеству сопрягаемых поверхностей, смазыванию трущихся поверхностей в основном аналогичны приведенным для колец круглого сечения.

Уплотнение кольцами А-образного сечения. Кольц.. этого типа (см. рис. 6.7) по своим характеристикам превосходят кольца круглого и прямоугольного сечений. Они меньше, чем круглые кольца, подвержены спиральному скручиванию, имеют меньшее трение, чем кольца круглого и прямоугольного сечения, обеспечивают надежную герметизацию при меньшем значении поперечного обжатия кольца. Полость кольца между его двумя контактными кольцевыми полосками способна удерживать смазочный материал, что снижает трение при трога-нии и движении кольца по уплотняемой поверхности. Требования к точности и шероховатости сопрягаемых поверхностей для колец этого типа ие отличаются от требований, приведенных для колец круглого сечения.

К недостаткам колец Х-образного сечения относится технологическая сложность изготовления прессформ для их производства. Однако высокая долговечность и другие преимущества, указанные выше, свидетельствуют о перспективности применения колец этого типа.

Уп.ютнение кольцами из .неталла и пластических материалов. Герметизация соединения кольцами этого типа обеспечивается плотным контактом их с поверхностью цилиндра п стенками канавок поршня, а также лабиринтным действием набора колец. Контактное давление на уплотняемые поверхности кольца создается за счет деформации его при установке в уплотняемое соединение и давления рабочей среды (рис. 6.13). В свободном состоянии кольца имеют размер, больший размера диаметра уплотняемого цилиндра и прорези (замки). В канавку поршня кольцо устанавливают с торцовым зазором. Число поршневых колец в соединении рекомендуется выбирать с учетом разности давлений, воспринимаемой уплотнением поршня [8]:

Число колец..... 2 2 - 3 3 3 - 4 4 - 5 5 - 6

Разность давлений.

МПа ....... До 0,4 0,4 - 0,63 0,63-1,0 1,0 - 1,6 1,6 - 2,5 2,5 - 4,0

Число колец..... 6 - 7 7 - 8 8-10 10 - 12 12 - 15

Разность давлений,

МПа......... 4,0 - 6,3 6,3-10 10 - 16 16 - 25 25 - 40

Прорези в кольцах выполняют прямой формы при давлении до 5 МПа, косой - при давлении до 20 МПа, ступенчатой - прн давлении свыше 20 МПа (рис. 6. 4) [1]. Долговечность колец определяется выбором материала для их изготовления и условиями эксплуатации. Материалом для изготовления колец служат сплавы чугуна, бронзы, гетинакс, текстолит и пластмассы. Лучшими ма-

Рнс. 6.13. Схема, поясняющая действие колец из металла н пластмасс

V A


териалами для колец являются, как правило, пластмассы, срок службы которых превышает 25 ООО ч, при этом значительно уменьшается износ уплотняемой поверхности цилиндра, [8].

К недостаткам колец этого типа необходимо отнести следующие: невозможность обеспечения полной герметичности; высокие требования к точности и качеству изготовления рабочих поверхностей уплотняемого соединения и самих колец; относительно большой осевой размер поршня для высокого давления рабочей среды.

Размеры и основные характеристики стандартных поршневых колец регламентированы ОСТ 2А54-1-72.

Уплотнение кольцами комбинированного типа. Одной из основных тенденций повышения качества уплотнительных устройств является применение колец комбинированного типа. На рис. 6.15 приведена конструкция, а в табл. 6.8 - размеры применяемого в отечественной промышленности резино-фторопласто-вого уплотнения. В этом уплотнении круглое резиновое кольцо обеспечивает необходимое контактное давление по уплотняемым поверхностям соединения, а П-образная манжета из фторопласта-4 - снижение сил трения. В пневматических устройствах резино-фторопластовые уплотнения снижают силы трения в 4-6 раз [1] и обеспечивают надежную работу в условиях иедостаточиого смазывания трущихся поверхностей. Так, при испытании пневмоцилиндров с диаметром поршня до 40 мм во ВНИИГидроприводе (г. Харьков) уплотнения этого типа обеспечивали надежную работу до 200 тыс, цикл, без дополнительной подачи смазочного материала (поверхности смазывали пластичной смазкой только прн сборке цилиндров).

К недостаткам резино-фторопластового уплотнения относятся сложность обеспечения высокой герметичности из-за жесткости фторопластовой манжеты (особенно при малом давлении рабочей среды) и повышение трудоемкости изготовления уплотнения.

Герметизация манжетными уплотнениями. В уплотнениях манжетного типа первоначальная (при малом давлении) герметизация обеспечивается контактной поверхностью за счет ее деформации при сборке уплотнительного узла. При повышении давления рабочей среды в уплотняемом узле контактное давление и площадь контакта увеличиваются (рис. 6.16).

Манжетные уплотнения получили наиболее широкое применение в пневматических устройствах вследствие их высокой долговечности н герметичности, атакже менеежестких требований,к точности и качеству обработки уплотняемых поверхностей по сравнению с резиновыми кольцами. К недостаткам манжетных уплотнений относятся их относительная сложность изготовления и большой размер уплотнительного узла.

Рьс. 6.14. Формы прорезей уплотнительных колец из металла и пластмасс: а - прямая; б - косая; в, г - ступенчатая



спр.


jLcnp.





Рис. 6.If. Резино-фторопластовые уплотнения Размеры резино-фторопластовых уплотнений, мм

Таблица 6.3

Диаметр уплотняемых поверхностей с предельным отклоиеинем

Диаметр сечеиня кольца d2

Манжета

Канавка

D (Н7)

(f7)

+ 0Л

С + 0,1

±0,2

10-15

6-11

0,15

0,95

1,65

16-25

12-20

1,15

2,15

26 - 45

21 - 38

0,25

1,55

3,25

46-70

40-60

72-100

62 - 88

102 - 145

90-130

1,83

150 - 250

135-245

10,0

10,0

Примечание. Буквенные обозначения см. рис. 6.15.

Рис. 6.16. Схема, поясняющая действие манжетных уплотнений и-образного профиля: а - манжета до монтажа; б - манжета при монтаже; в - манжета под давлением

В табл. 6.9 приведены основные типы, области применения и характеристики манжетных уплотнений, применяемых в Отечественной и зарубежной практике. На рис. 6.17 показаны конструктивные схемы установки манжет для уплотнения по наружному диаметру, а на рис. 6.18- по внутреннему диаметру подвижных соединений устройств.

Уплотнение манжетами U-образного профиля. В отечественной практике наиболее распространены манжеты по ГОСТ 6678-72, предназначенные для эксплуатации в условиях, указанных в табл. 6.10.

Технические требования к сопряженным деталям уплотнительного узла должны соответствовать требованиям, приведенным ниже:


Шероховатость поверхности трения Ra ................. 1,25

Шероховатость посадочного места Ra.................. 2,5

Допускаемые отклонения уплотняемых диаметров ...........НИ; ftll

Поверхность уплотняемого цилиндра или штока должна быть изготовлена из коррозионно-стойкого материала или иметь антикоррозийное покрытие. К трущимся поверхностям необходимо обеспечить подачу смазочного материала.

Уплотнение манжетами других профилей. На рис. 6.19, а изображена манжета чашечного типа, применяемая для уплотнения поршней пиевмоцилиндров. Для обеспечения хорошей герметичности при низком давлении рекомендуется применять распорные пружинящие кольца (рис. 6.19, б, в), изготовляемые из листовой пружинной стали или жесткой латуни. Материалом для изготовления манжет чашечного типа может быть резина, прорезиненная ткань и кожа. Размеры манжет этого типа [7]: высота при диаметре до 50 мм- 12-15 мм, при диаметре от 50 до 100 мм - не более 16 мм, при диаметре от 100 до 150 мм - 18 мм и при диаметре от 150 до 250 мм - 25 мм. В устройствах обычно устанавливают по одной мантеже с каждой стороны поршня.

На рис. 6.20 изображена манжета уголкового типа, используемая для уплотнения штоков пиевмоцилиндров.

С целью повышения герметичности и надежности уплотнительного узла в отечественной и зарубежной практике все шире применяют манжеты специальных



Рис. 6.17. Конструктивные схемы установки манжет для уплотнения по наружному диаметру подвижных соединений



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 [ 24 ] 25 26 27 28 29 30 31 32 33