Контактное уплотнение

При постоянных условиях трения наблюдаются три стадии изнашивания: 1) п с-р и о д п р и р а б о т к и, при котором происходит интенсивное изнашивание, изменяется мпкрогеометрия поверхности и материал наклепывается. Эти процессы обеспечивают упругое контактное взаимодействие тел. После приработки устанавливается равновесная шероховатость поверхности, характерная для заданных условии трения, которая в дальнейшем не изменяется и непрерывно воспроизводится; 2) п е р и о д у станов и в ш е г о с я и з п о с а, в течение которого интенсивность износа минимальная для заданных условий трения; 3) период катастрофического износа.

По способу их приложения к телу нагрузки делятся на поверхностные и объемные. Поверхностные силы приложены к участкам поверхности и характеризуют непосредственное контактное взаимодействие рассматриваемого элемента конструкции с окружающими телами. В свою очередь, поверхностные силы делятся на распределенные (см. § 1.17) и сосредоточенные. В буквальном смысле сосредоточенных сил нет, это схематизация. Считая силу

Абсолютное большинство современных технических систем, включая приборы, машины, технологическое оборудование, имеют в своем составе подвижные сопряжения деталей, образующие узлы трения различного типа. Контактное взаимодействие деталей при их относительном движении при работе машин сопровождается развитием сложных физико-химических процессов, приводящих к изменению структуры и свойств материалов деталей узла трения. Современная наука о внешнем трении - пограничная область знаний, имеющих фундаментальное и прикладное значение. Ее содержание является синтезом соответствующих разделов физики, химии, механики. В 80-х годах утвердилось новое название науки о трении, изнашивании и смазки машин - трибология.

3.1. КОНТАКТНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ТВЕРДЫХ ТЕЛ

Контактное взаимодействие поверхностей деталей всегда дискретно и происходит на выступах, образованных микронеровностями. Поэтому фактическая площадь контакта, равная сумме малых площадей фактического соприкасания, обычно мала и составляет не более 10-20% номинальной площади контакта, соответствующей сопрягаемым размерам деталей.

У - наружный слой, осуществляющий контактное взаимодействие с обрабатываемым материалом; 2,4 - промежуточные слои с переменными свойствами, осуществляющие связь между слоями /, 3 и 5; 3 - барьерный слой, увеличивающий термодинамическую устойчивость покрытия или выполняющий другие функции; 5 - слой, связывающий покрытие и инструментальный материал

55. Фляйшер Г.К. К связи между трением и износом // Контактное взаимодействие и расчет сил трения и износа. М., 1971. С. 163-169.

3.1. Контактное взаимодействие твердых тел .................................. 62

Компоненты вектора сил: сосредоточенные силы, тепловые нагрузки, давления и силы инерции. В процессе анализа можно учитывать такие нелинейные свойства, как пластичность и ползучесть материала, большие прогибы, большие деформации и контактное взаимодействие при условии, что нагрузки возрастают постепенно.

86. Контактное взаимодействие твердых тел и расчет сил трения и износа. М., «Наука», 1971. 240 с.

170. Рудзит Я> А. Микрогеометрия и контактное взаимодействие поверхностей. Рига, «Зинатне», 1975. 216 с.

22. Контактное уплотнение вращающихся валов. Г. А. Голубев, Г. М. Ку-кин, Г. Е. Лазарев, А. В. Чичинадзе.— М.: Машиностроение, 1976.

22. Контактное уплотнение вращающихся !алов/Г. А. Голубев, Г. М. Кукнн, Г. Е. Лазарев, А. В. Чичинадзе.— М.: Машиностроение, 1976.

На рис. 13.17, 6 показано контактное уплотнение в виде резиновой манжеты с поджимной пружиной; манжета армирована металлическим каркасом и допускает скорость до 20 м/с. Манжеты применяют при любом смазочном материале.

0,19 м3/ч. В нем давление воды уменьшается от 0,35 МПа до нескольких метров водяного столба. Это механическое контактное уплотнение обычной конструкции. Концевое уплотнение (также механического типа) имеет весьма небольшую протечку. Протекающая через это уплотнение, вода, смазывающая и охлаждающая трущиеся поверхности, сбрасывается под защитную оболочку установки.

циальном стенде. По своему типу первые конструкции уплотнений были торцовыми механическими контактными с элементами гидродинамики. Поскольку считалось, что такие уплотнения принципиально неработоспособны в условиях ГЦН, предполагалось по достижении некоторого предельного давления, при котором контактное уплотнение выходит из строя, определенными доработками перевести его в гидродинамический или гидростатический режим. Заметим, что конструкции уплотнений вала были выполнены в натурную величину применительно к насосу реактора РБМК. Испытаний на моделях малого размера не проводилось и не предполагалось проводить, поскольку, как показал опыт, такие испытания не являются представительными ввиду сложности физических процессов, происходящих в уплотнении при работе.

Радиальное контактное уплотнение служит для герметизации соединений подвижных деталей машин и работает с трением рабочих поверхностей. Эффективность работы такого уплотнения определить несложно: если утечки появляются не слишком скоро и невелики, то это хорошее уплотнение.

Кольцевое контактное уплотнение состоит из одного или нескольких сравнительно неподвижных упругих разрезных или сегментных колец, которые соприкасаются с поверхностью вращающейся детали по внутреннему или, как в случае распорных конструкций, по внешнему диаметру (фиг. 1). С неподвижной деталью кольца жестко не соединяются, производится лишь их фиксация от проворачивания.

Фиг. 1. Кольцевое контактное уплотнение:

Уплотняющее усилие и разгруженные конструкции. Будучи весьма эффективным, кольцевое контактное уплотнение не может быть идеальным, так как его нельзя выполнить полностью разгруженным. При низких рабочих давлениях это не играет существенной роли. Однако применение контактных уплотнений при очень высоких температурах и скоростях возможно лишь до определенной величины рабочего давления.

11. Вал агрегата с агрессивной жидкостью, когда ее проникновение наружу недопустимо. Пусть вал должен вращаться с переменной скоростью (скорость скольжения в пределах ±10 м!сек, давление 10—30 кГ/см2, температура 100° С). Требуется большой ресурс работы и высокая надежность. Уплотнение вала 1 должно проектироваться по схеме трех ступеней (рис. 26): контактное уплотнение 4 высокого давления со стороны агрессивной жидкости, камера Qa разделительной жидкости с бесконтактным уплотнением 3 щелевого или лабиринтного типа, контактное уплотнение 2 низкого давления, герметизирующее дренажную полость. В этой конструкции разделительная жидкость циркулирует в замкнутой гидросистеме, осуществляя функции отвода утечек агрессивной жидкости, просочившихся через уплотнение 4, охлаждения и смазки уплотнений. Первая и вторая ступени уплотнения могут быть осуществлены в одной конструкции четырехступенчатого гидростатического уплотнения, показанного на рис. 27.

Это достигается созданием нулевого (или малого) зазора между уплотняемыми поверхностями с помощью какого-либо мягкого эластичного материала, помещаемого между ними (контактное уплотнение) (рис. 5.1, а), либо путем обеспечения малого зазора s (рис. 5.1, в) между поверхностями соединяемых деталей (бесконтактное уплотнение).