Испытания уплотнений

21. /i .'.;;<л У., l ,'i'in.,u ,('.>„. Испытания высокопрочных металлических мате-]1::л:к>]1 M.I тпкогть разрушения при плоской деформации/Пер, с англ. под Н'Л. Г). А. Дроздот'кого и L. M. .Морозова.— М.: Мир. 19/2,— 2'il> с.

10. Brown W. F., Jr., Srawley J. E., Plane Strain Crack Toughness Testing of High Strength Metallic Materials, ASTM STP No. 410, Philadelphia, Pennsylvania, 1966; русский перевод: Браун У., Сроули Дж., Испытания высокопрочных металлических материалов на вязкость разрушения при плоской деформации, «Мир», М., 1972.

29. Браун У., Сроули Д. Испытания высокопрочных металлических материалов на вязкость разрушения при плоской деформации. М., «Мир», 1972. 246 с.

2. Браун У., Сроули Дж. Испытания высокопрочных металлических материалов на вязкость разрушения при плоской деформации: Пер. с англ. М.: Мир, 1972. 248 с.

1 Величина (Kic/Go.z)2 характеризует не критическую длину трещины при напряжении, равном Сто,а, в условиях плоской деформации, а лишь при напряжениях, значительно меньших Сто,2 [10, 11]. Для получения достоверных значений вязкости разрушения размеры образца должны быть больше определенной величины, кратной (Kic/ao,z)2. Для высокопрочных сталей коэффициент кратности равен 2,5 (Браун У., Сроули Дж. Испытания высокопрочных металлических материалов на вязкость разрушения при плоской деформации: Пер. с англ. М.: Мир, 1972. 246 с). Для алюминиевых и магниевых сплавов коэффициент кратности находится в пределах 1—4 (Микляев П. Г., Нешпор Г. С., Кудряшов В. Г. Кинетика разрушения. М.: Металлургия, 1979. 277 с.). Прим. пер.

Исследования, проведенные в рамках двух других широких программ, включали коррозионные испытания высокопрочных алюминиевых сплавов в морских атмосферах. В одном случае изучалась расслаивающая коррозия и коррозионное растрескивание сплавов 7075-Т6 И 7075-Т73, 7078-Т7 и 7178-Т6 [202]. Во втором случае исследовано коррозионное растрескивание сплавов 7075, 7475, 7050 и 7049 в нескольких состояниях термообработки [203].

75. Строули Дж., Браун У. Испытания высокопрочных Материалов на вязкость разрушения при плоской деформации. Пер. с англ. М.: Мир, 1972. 246 с.

106. Браун У„ Строупи Дж. Испытания высокопрочных металлических материалов на вязкость разрушения при плоской деформации: Пер. с англ. М.: Мир, 1972. 245 с.

11. Браун У., Строулли Дж. Испытания высокопрочных металлов на вязкость разрушения при плоской деформации. - М.: Мир, 1972. - 246 с.

21. ii:!.::in У.. I'/'"."•''•' J'1" • Испытания высокопрочных металлических материалов H.I I'.irtKocTi, разрушения при плоской деформации,Пор. с англ, под ред. Ь. А. Дми.ч(>нгкоп> и Е. М. .Морозова.— М.: .Мир. 1Н72.—2'ili с.

20. Браун У., Строули Дж. Испытания высокопрочных металлических материалов на вязкость разрушения при плоской деформации. — М.: Мир, 1972. — 246с.

57. Я г н и н М. И. Установка для испытания уплотнений (применительно к гидродомкратам). М., вып. 4, 1962, с. 63—69. с ил.

Для проведения экспериментов был спроектирован стенд (рис. 7.17), позволявший в широком диапазоне давлений (до 160 МПа), линейных размеров' колец (до 240 мм), частот вращения (до 3000 об/мин) и температур среды исследовать конструкции торцовых уплотнений. Испытываемый узел размещается на вертикальном валу, который вращается в двух опорах. Нижняя опора, представляющая собой блок самоустанавливающегося радиально-осевого подшипника скольжения, вынесена из рабочей камеры стенда и смазывается минеральной смазкой с помощью циркуляционной масляной системы. Верхняя опора (радиальный подшипник скольжения) размещена в рабочей полости стенда и смазывается водой. Испытания уплотнений начались после экспериментального подбора коэффициента нагруженности К. Перепад давления на уплотнении был постепенно доведен до рабочего (8—9 МПа) при номинальной частоте вращения вала насоса (1000 об/мин). Протечки через уплотнения при указанных параметрах составляли несколько литров в час. После того как было выявлено, что конструкции и выбранные материалы без доработок обеспечивают принципиальную работоспособность уплотнений (безызносный режим работы при заданных параметрах), на следующих этапах испытаний было показано, что уплотнения сохраняют работоспособность в течение длительного срока (10— 12 тыс. ч).

Необходимо отметить, что испытания уплотнений в переменных температурных режимах показали, что главная цель, кото-

проводились на натурных лопатках в процессе их изготовления, а также на действующих гидростанциях [5]. Методика лабораторных испытаний была выбрана на основании предположения о вырывающем действии давления воды со стороны внутренней полости паза на шнур в момент открытия направляющего аппарата турбины. В соответствии с этим испытания уплотнений различных конструкций проводились в специальных приспособлениях, состоящих из металлических плит длиной 250 мм с тремя пазами одинакового профиля. Резиновые шнуры также с одинаковым профилем вкладывались в эти пазы, которые затем с обоих концов уплотнялись планкой с резиновой прокладкой. Таким образом, в каждом пазу под шнуром создавалась герметически закрытая полость, в которую подводилась вода под некоторым первоначальным давлением. Затем оно постепенно повышалось до тех пор, пока шнур не вырывало из паза. Опыты повторялись не менее трех раз, при этом фиксировалось давление воды в момент вырыва шнура. Для каждой конструкции уплотнения давление вырыва вычислялось как среднее значение величин давлений, полученных во всех испытаниях. Такая методика давала возможность выяснить сравнительные данные о степени закрепления того или иного профиля шнура в пазах с различной конфигурацией.

Испытания уплотнений вначале на опытной плите длиной 250 мм, а затем на натурной лопатке длиной 3500 мм дали возможность проверить влияние масштабного фактора на давление вырыва шнуров при прочих равных условиях. Проверка полученных лабораторных данных на действующих гидростанциях еще более убеждала в правильности сделанных выводов.

Механизация закладки шнуров позволила провести разносторонние испытания уплотнений, выполненных в виде пазов с заложенными в них профильными резиновыми шнурами сплошного сечения. Размеры пазов по эскизу 6: угол между наклонными плоскостями 70°, ширина паза и его высота 18 мм. Это уплотнение показало давление вырыва равное 18,8 кгс/см2. В дальнейшем при изготовлении экспериментальных пазов по эскизам 7, 8 ширина и глубина паза были уменьшены. Наиболее оптимальные соотношения между сечением шнура и паза оказались такими, как на эскизе 8. Это уплотнение выдержало наибольшее давление вырыва равное 21,8 кгс/см2.

Он состоит из следующих частей: 1 — плиты-основания; 2 —-приспособления для испытания уплотнений; 3,4 — напорный и сливной водяные трубопроводы; .управляющий золотник; напорный и сливной масляные трубопроводы; сервомотор привода.

Рис. 39. Стенд для испытания уплотнений направляющих аппаратов

4. 3 у б к о в И. А. Испытания уплотнений рабочих колес гидротурбин. — Гидротурбостроение. М.—Л., Машгиз, 1955 (Труды ЛМЗ, № 1).

В значительной мере на интенсивность старения резины влияет повышение температуры. Испытания уплотнений, проведенные в течение 500 ч при температуре жидкости 110° С, не вызвали нарушения герметичности. При работе тех же уплотнений с температурой 120° С утечки появились через 150 ч.

Промышленные испытания уплотнений из композиционных полиуретанов, работающих в режиме ИП, показали, что их эффективность значительно выше эффективности традиционных уплотнений. Так, уплотнения вала грунтового насоса Гр 400/40 из композиционного полиуретана, работающего в режиме ИП, имели срок службы 3200 ч, а графитизированные хлопчатобумажные уплотнения ХБН, работающие в таких же условиях, не более 400 ч. Насосы работали на перекачке песков второй стадии дешламации, плотность пульпы 1245 ... 1450 кг/м3 с широким диапазоном гранулометрического состава.

Для увеличения отдачи нефтяного пласта в объединении «Татнефть» в пласт закачивают различные кислоты. Однако это резко снижает срок службы резиновых деталей насосных агрегатов ЧАН-700, ЦА-320. Резиновые детали работают 7 ... 13 ч, процесс же закачки непрерывный и длится 20 ... 25 ч. Испытания уплотнений из композиционных полиуретанов, работающих в режиме ИП, на агрегате ЧАН-700, перекачивающем серную кислоту концентрацией до 70 % под давлением до 6 МПа при температуре 20 ... 25 °С, показали, что стойкость уплотнений в 3 ... 5 раз выше, чем уплотнений из лучших сортов резин, в том числе резин на основе фтор-каучука. Следует иметь в виду, однако, что композиционный полиуретан содержит до 20 % (по массе) порошкообразного ПТФЭ, введенного на стадии образования фторполимера.