Материала уплотнителя

В случае применения пластичного смазочного материала уплотнения ставят с обеих сторон подшипника. В этих случаях с внутренней стороны корпуса устанавливают мас.по-сбрасывающие кольца (рис. 8.26, а). Такие кольца должны выступать за стенку корпуса или ...

Материалы для уплотнений. При эксплуатации деталей мз-шин в запыленной или загрязненной среде, как уже указывалось, широкое применение получили уплотнения. Выбор материала уплотнения имеет немаловажное значение для износа .деталей.

Выбор материала уплотнения зависит от вида и состояния разобщаемой рабочей среды (жидкость, газ, давление, температура и др.), назначения уплотнения и его конструкции. Однако во всех случаях материал должен обеспечивать необходимую герметичность и заданную долговечность.

ваемые с этими . шайбами, выдержали без какого-либо нарушения состояния уплотнения до 5 тыс. циклов. При этом клапаны подвергались высушиванию в специальной камере по 100 ч и более, что, как показали исследования, сильно снижает стойкость материала уплотнения. С увеличением диаметра отверстия в шайбе эффективность ее действия уменьшается. Так, клапан, испытываемый с шайбой, имеющей диаметр отверстия в 1,5-10~8 м, выдерживал 3670 циклов, а с шайбой, имеющей отверстие в 2,5-10" 3 м, всего лишь 1900 циклов. Таким образом, следует считать, что при установке дроссельной шайбы в дренажную магистраль эффективными являются шайбы с отверстием в 1 • 10" 3 м и меньше, создающие противодавления, которые составляют 50% и более от давления- дренажируемого воздуха.

Другой формой проявления дефекта является эрозионный износ уплотнителя или так называемое вымывание материала уплотнения рабочей средой. Это происходит как в результате попадания на рабочую поверхность уплотнителя пыли, песка, влаги, так и в результате некоторого сочетания скорости деформации поверхности уплотнителя и скорости истечения рабочей среды. То же самое наблюдается и на металлических уплотнителях, но наиболее наглядно это можно видеть на металлопла-стмассовых клапанах (рис. 60).

тетического материала. Уплотнения агрегатированы: уплотнение /—установкой кольцевого стопора я, уплотнение II — ограничительного штифта а, входящего в прорезь на диске. Концы сильфона заделывают обычными способами — с помощью колец 6.

Путем анализа явлений, происходящих при создании герметичности, можно прийти к следующему заключению. Величина напряжения в прокладке в момент нарушения плотности зависит от следующих факторов: давления среды в аппарате, ширины прокладки и толщины ее, свойств материала уплотнения, типа фланцевого соединения.

* В зависимости от материала уплотнения. ** В зависимости от скорости уплотняемой детали. *** В зависимости от давления в системе. **** В зависимости от конструкции уплотнения.

Взаимодействие материала уплотнения и жидкости протекает в форме очень медленной химической реакции, чаще в форме коррозионного или окислительного процесса, диффузионного и адсорбционного обмена. Результатом этих процессов является старение материалов уплотнений с постепенной потерей их первоначальных свойств. Скорость процесса старения в общем случае определяется концентрацией А реагирующих веществ и энергией реакции Е. Наблюдения за процессом старения различных материалов показали, что он может быть описан уравнением на основе обобщения уравнений теории химических реакций и диффузии.

Следовательно, под воздействием уплотняемой жидкости и окружающей среды работоспособность материала уплотнения уменьшается со временем t по экспоненциальному закону, а логарифм долговечности уплотнения, отвечающий определенному значению работоспособности, обратно пропорционален абсолютной температуре. Процесс старения иллюстрируют графики рис. 39. Для металлических материалов старение выражается прежде всего в коррозионных процессах, подчиняющихся уравнению (25). Эластомеры и пластмассы под воздействием среды претерпевают физико-химические изменения — собственно старение и изменение объема. Для оценки поведения' эластичных материалов уплотнений при воздействии жидкости прежде всего определяют их набухание по изменению объема или веса.

Очень важно поведение материала уплотнения при низкой температуре (рис. 57, а). Обычно считают Фс предельной рабочей температурой, хотя в практике эксплуатации уплотнений хорошо известно о сохранении при О < Фс удовлетворительной герметичности в масляных средах при отсутствии деформации стыка.

Формы и размеры поперечного сечения седел указанных соединений необходимо выбирать из условий создания требуемой герметичности и исключения механического повреждения материала уплотнителя кромкой седла. Выбор предельных величин зазоров в сопряжении клапан — корпус агрегата, существенно влияющий на эксплуатационные показатели агрегатов, производится в зависимости от характера разобщаемой среды (жидкость, газ, пар), давления и температуры. Предложенная таблица поможет конструктору выбрать направление для проектирования, однако она не исчерпывает все возможные варианты сочетания конструкций седла и клапана.

8. В процессе заправки баллонов сжатым воздухом, а также при многократном травлении воздуха из баллонов для получения кондиционного воздуха по содеражнию влаги, часть уплотнений дренажных вентилей подвергается длительному воздействию среды. В этом случае эррозионная стойкость материала уплотнителя— важное требование обеспечения работы узла.

Для герметичности уплотнений требуется создать минимальный зазор, препятствующий проникновению рабочей среды. Величина этих зазоров зависит от физических свойств уплотнительных поверхностей, взаимодействия их с рабочей средой, характера операции с арматурой (создание герметичности вновь, обрыв струи газа в процессе работы, поддержание уже достигнутой герметичности и т. д.). Обеспечение требуемой герметичности производится тщательной подгонкой уплотнительных поверхностей, дополнительным прижатием их с усилием, зависящим от большого количества факторов (материала уплотнительных поверхностей, температуры, влажности и т. д.). Влияние всех этих факторов еще недостаточно изучено, но при выборе материала уплотнителя учитывается на основании экспериментальных данных.

При определении удельного давления герметизации большое значение имеет материал, из-которого изготовлен уплотнитель [15]. На рис. 33, а показан характер изменения qyn в зависимости от материала: капролона (сплошная линия) и полиформальдегида (штриховая линия). Как видно из графика, тип материала уплотнителя существенно влияет на величину <7уп. Опыты показали, что для определения qyn можно принять следующие значения постоянной Ь: для уплотнителей из капролона 1,5—2; для уплотнителей из полиформальдегида 2—3. Предположения о том, что величина удельного давления герметизации будет изменяться с изменением ширины уплотнительной поверхности полностью подтвердились проведенными опытами.

1. Существенное влияние на долговечность клапанов оказывает влажность материала уплотнителя. Чем более сухим является клапан, тем меньше продолжительность его работы. Влажные клапаны, т. е. клапаны, находящиеся в камере для просушивания в течение нескольких часов, выдержали в 2,5—3 раза большее число циклов, чем клапаны, находящиеся в камере просушивания в течение 2 сут. Клапаны, находившиеся в камере при относительной влажности 100%, надежно работают значительно боль-

шее количество циклов, чем клапаны^ хранившиеся при относительной влажности 15—30%, так как после высушивания полимеры становятся более жесткими и теряют частично свои уплотняющие качества. Последнее обстоятельство создает условие для просачивания воздуха через образующиеся микронеровности между седлом и клапаном при тех удельных давлениях, которые обеспечивали герметичность на влажных уплотнителях. Это ведет к необходимости создания дополнительных нагрузок на клапан, а при постоянных усилиях к созданию очагов вымывания материала уплотнителя.

4. Применение загрязненного воздуха существенного влияния на стойкость клапанов не оказывает. При испытаниях под одни клапаны подавался чистый воздух, под другие воздух, загрязненный песком (мелкий сухой песок в 'количестве примерно 0,25 X X 10" 6 м3 засыпался в трубопровод перед испытаниями клапанов)., В остальном условия были одинаковыми. В результате испытаний клапаны показали их одинаковую эксплуатационную стойкость. Осмотрев клапаны после испытаний загрязненным воздухом, установили, что песчинки проникают в материал уплотнения и прочно в нем удерживаются. Есть основание предположить, что в дальнейшем при эксплуатации такого клапана происходит постепенный отрыв отдельных песчинок,.в местах отрыва образуются очаги вымывания материала уплотнителя, а в дальнейшем это ведет к выходу клапана из строя. Но процесс этот длительный, и клапаны, несмотря на большое количество песка, выходили из строя примерно через такое же количество циклов, что и клапан, под который подавался чистый воздух. С другой стороны, проникновение в вентиль песка и пыли будет отрицательно сказываться на состоянии седла вентиля, что, как показали исследования, несколько снижает продолжительность работы клапана.

Выбор материала уплотнителя

Этот вид испытаний имитирует ходовые испытания агрегата, длительное хранение на консервации, длительное нахождение в рабочем положении и определяет необходимость технического обслуживания соединений. Первоначальную оценку способности выбранного материала к этому виду работ следует производить на основании данных ускоренных испытаний на релаксационную .стойкость уплотнителя при температурах 223 и 323 К с учетом разницы коэффициента линейного расширения материала уплотнителя и деталей соединения,

1) по заданному расходу и давлению выбирается условное проходное сечение трубопровода и соединения Dy, а также толщина стенки трубопровода и материала уплотнителя;

Совокупность рассмотренных данных свидетельствует, что механизм герметизации резиновыми уплотнителями основан на проявлении межмолекулярного взаимодействия материала уплотнителя и контртела. Проявлению этого механизма способствуют явления смачивания средой поверхностей контакта и наличие контактных напряжений.

Представим данные рис. 46 (кривая 3) в координатах Yi — /, где / — ширина контакта уплотнителя (рис. 47). Такой способ анализа позволяет обнаружить неравномерность изменения контактных напряжений при реверсе по ширине контакта. Оказывается, что у* может принимать как положительные, так и отрицательные значения, что соответственно характеризует уменьшение или возрастание контактных напряжений в отдельных точках контакта при реверсе по сравнению со статическим режимом. Это может происходить только вследствие передеформации материала уплотнителя, вызванной изменением величины и знака силы трения. Рассмотрим картину напряжений, полученные методом фотоупругости, на модели уплотнителя из оптически-активной резины (рис. 48). Линии изохром, характеризующие геометрическое место точек с равными значениями максимальных касательных напряжений, полученные в статическом состоянии модели, симметричны относительно оси