Уплотнение – важнейший компонент гидравлической конструкции

В начале прошлого века ассортимент уплотнений был небольшой – прокладки для неподвижных соединений, манжеты и сальники для подвижных. Использовались клапанные и золотниковые пары в гидравлической аппаратуре, применялись диафрагмы в некоторых видах редукторов.

Надо отметить, что в дореволюционной России мало уделялось внимания гидравлике как науке, почти полностью отсутствовали печатные издания, освещающие эту дисциплину. Однако в 1920-х гг. в связи с принятыми СССР планами индустриализации появилась отечественная литература, посвященная разносторонним аспектам технической гидромеханики. Журналы, монографии, руководства по проектированию, труды институтов издавались значительными тиражами. В тот период отечественная гидравлика выдвинулась на одно из первых мест в мире.

Развитие техники диктовало необходимость создания новых конструкций уплотнений. Например, именно появление поршневых двигателей внутреннего сгорания (ДВС) во второй половине XIX в. стало предпосылкой создания поршневых колец.

Долгое время разработка уплотнений была основана лишь на опыте и интуиции конструкторов. В 1950-х, когда уплотнения новых видов стали внедрять во все области машиностроения, активно приступили и к разработке основ проектирования и стандартизации уплотнений.

Сегодня все уплотнительные устройства, применяемые в автомобилестроении, делятся, во-первых, на уплотнения штоков и поршней, участвующих в возвратно-поступательном движении (к ним же относятся грязесъемные кольца и направляющие пояса). Во-вторых, выделяют уплотнения валов, совершающих вращательное движение, а также отдельной категорией являются уплотнения неподвижных соединений.

В связи с тем, что основная задача уплотнений – предотвратить или уменьшить утечки жидкости или газа в соединениях деталей машин, уплотнения подразделяются на контактные и бесконтактные, они же щелевые. Последние применяют в основном в гидравлической аппаратуре управления и распределения, где необходима высокая чувствительность рабочих элементов к внешней нагрузке.

К подвижным контактным уплотнениям относятся кольцевые уплотнения, манжеты, а также некоторые другие виды специальных уплотнений. Такие уплотнения выполняют в гидравлических устройствах функцию разделения полостей высокого и низкого давления, предотвращают внутренние протечки рабочей жидкости. Выполнение уплотнениями своих функций повышает к.п.д. машины, уменьшает нагрев рабочей жидкости в процессе работы, поддерживает на постоянном уровне скорость работы исполнительных органов машины.

Резиновые кольца являются самыми универсальными уплотнениями, применяемыми во всех областях машиностроения с 1940-х гг. Одно из общих требований, предъявляемых к уплотнениям, – это компактность. Кольцевые уплотнения малогабаритные, однако обеспечивают приемлемую степень надежности и долговечности и в то же время характеризуются малыми потерями на трение. Сегодня применяются кольца разных профилей – круглого, овального, прямоугольного, Х-образного, пилообразного.

В самых первых моделях строительных машин рабочее давление не превышало 5…6 МПа, и с задачей уплотнения резиновые кольца круглого или прямоугольного сечения вполне справлялись. Но в связи с тенденцией ко все большей миниатюризации гидроаппаратов при сохранении высокой производительности, а также стремясь максимально снизить их массу, для прокачки требуемых объемов рабочей среды давление необходимо было повышать, и постепенно в новых конструкциях оно достигло 32 МПа и более.

Кольцевые уплотнения, изготовленные в соответствии с ГОСТ 9833–73, рассчитаны на надежную работу в гидросистемах при давлении до 32 МПа, в неподвижных соединениях – до 50 МПа. При более высоком давлении рабочей жидкости в системе рекомендуется использование резиновых манжет. Манжеты обеспечивают меньшую утечку жидкости при работе, чем кольца, и бо’льшую долговечность, однако их конструкция сложнее, размеры больше, силы трения выше, а значит, выше и потери энергии при движении.

Существует несколько основных типов манжет. В узлах, спроектированных до 1971 г., используются так называемые воротниковые манжеты (ГОСТ 6969–54). Сегодня чаще в конструкциях применяют уплотнительные резиновые манжеты V-образного сечения, соответствующие ГОСТ 14896–84, которые обеспечивают уплотнение зазора между цилиндром и поршнем при давлении от 0,1 до 50 МПа. Шевронные манжеты (ГОСТ 2204–77) используют при давлении гидрожидкости до 63 МПа при температуре от –50 до +120 °C. Эти манжеты устанавливают в комплекте с металлическими опорными и нажимными кольцами.

При невысоких давлениях целесообразно применение резиновых манжет, армированных металлическими пружинами. Такие манжеты еще называют сальниками, их параметры соответствуют ГОСТ 8752–79. Они служат для уплотнения валов, работающих в минеральном масле, воде, дизельном топливе при избыточном давлении до 0,05 МПа и скорости вращения до 20 м/с.

Гидравлические уплотнения устанавливают в канавки, регламентированные соответствующими стандартами, которые протачивают или фрезеруют на поверхностях сопрягаемых частей узла. Это могут быть плоскости, и тогда устанавливают торцовые уплотнения. Радиальные уплотнения применяют при сопряжении цилиндрических тел вращения. При укладке резинового уплотнения в канавку оно деформируется, так как глубина канавки меньше радиуса поперечного сечения уплотнения. В процессе работы гидравлического устройства действующее давление стремится выдавить уплотнение в зазор между сопрягаемыми элементами.

Существенным недостатком резиновых уплотнений является свойство резины прилипать к сопряженным металлическим поверхностям в состоянии покоя, особенно если поверхность имеет высокую чистоту обработки. Это опасно тем, что в подвижных узлах при начальном движении штока могут возникнуть значительные силы трения, которые ведут к преждевременному изнашиванию уплотнения или даже к выходу его из строя. При эксплуатации в условиях высокого давления также может происходить выдавливание резины в зазоры уплотняемых соединений и возникновение течей.

Таким образом, в новых гидроагрегатах возникла необходимость в применении новых полимерных материалов – фторопласт, полиуретан, полиэфир. Модули упругости этих материалов в несколько раз выше, чем у резины, а коэффициент трения по стали в несколько раз ниже.

Коэффициент трения – очень важный показатель. Если коэффициент небольшой, снижаются потери энергии на механическое трение, повышается к.п.д. гидроаппарата. Увеличивается срок службы самого уплотнения, особенно это проявляется в механизмах с высокой скоростью перемещения уплотняемых деталей, таких как гидромолоты, виброплиты и т. п.

При высокой скорости скольжения уплотнений, нагруженных высоким давлением, их рабочие поверхности испытывают порой критические температурные нагрузки. Чтобы обеспечить необходимую теплопроводность, применяют уплотнения на основе фторопласта с различными теплостойкими наполнителями. Такие уплотнители называются композитными. Их материал представляет собой композицию из нескольких компонентов, свойства каждого из которых используются в работе данного уплотнения. Композитными являются резинофторопластмассовые, резинотканевые и другие уплотнения. В настоящее время существует более двухсот видов наполнителей для полимеров, и с расширением области применения полимеров их число растет.

В комбинированных уплотнениях резиновые кольца служат специальным элементом-эспандером, усиливающим прилегание пластмассового элемента к уплотняемой поверхности. В качестве материала пластмассовых уплотнений используют в основном фторопласты (ПТФЭ). Эти материалы обеспечивают небольшие потери энергии на преодоление трения, имеют высокую стойкость к агрессивным средам и температурам. Такие конструкции успешно работают при давлении до 35 МПа.

В настоящее время в высоконагруженных узлах успешно применяются комбинированные уплотнения с очень низким коэффициентом трения, в которых изготовленная из полимерного материала манжета выступающей частью определенной формы прижимается к штоку. Усилие прижатия обеспечивается действием установленного сверху манжеты резинового кольца круглого сечения. Такие уплотнения производят практически все ведущие зарубежные компании – Merkel, Simrit, Parker, Hansa Flex и др. В нашей стране освоили выпуск подобных манжет предприятия RGC и «Элконт».

Благодаря свойству резины образовывать прочные связи с некоторыми металлами как в результате вулканизации, так и путем приклеивания появился специальный широко применяемый вид резинометаллических уплотнений.

Контактные уплотнители массово производят на заводах РТИ преимущественно методом вулканизации в пресс-формах. Так называемым формовым уплотнениям можно задавать сложный профиль сечения, обеспечивающий герметичность и необходимое усилие трения. Сегодня технологические процессы производства отработаны, а большие объемы обеспечивают низкую себестоимость изделий.

Уплотнения неподвижных соединений отделяют внутреннюю часть гидравлического устройства от атмосферы. Они предотвращают наружные утечки, при этом сохраняя объем рабочей жидкости, и защищают тем самым окружающую среду, одновременно выполняя необходимые технологические требования. В стационарных соединениях применяют контактные уплотнения – прокладки разнообразной конфигурации из различных материалов, широко используют различные герметики, уплотнительные шайбы и неформовые уплотнения.

Класс неформовых уплотнений – это шнуры, жгуты разной длины, диаметра и поперечного сечения. Их изготавливают методом экструзии резинотехнической смеси до образования полуфабриката с его дальнейшей вулканизацией. Такие уплотнения применяют в стыковых, неподвижных соединениях в самых разных видах техники.

Существуют также дифференциальные, набивочные, камерные, войлочные и некоторые другие виды уплотнений, разработанные для определенных технологических целей и в автомобилестроении практически не применяющиеся.

Особенно широко сальники используются в трубопроводной арматуре для уплотнения подвижных деталей арматуры: уплотнительный элемент с принудительным напряжением, необходимым для обеспечения герметичности. Сальники могут использоваться и для уплотнения неподвижных частей оборудования, например в трубных и кабельных проходках. Они характеризуются простотой конструкции. На внешней стороне крышки или корпуса механизма в том месте, где через них проходит шток (или вал), создается сальниковая камера (или коробка), в которую закладывается уплотнительный материал – сальниковая набивка. С помощью специальных устройств набивку поджимают так, что в ней создаются усилия, под действием которых она прижимается к стенке сальниковой камеры и к цилиндрической поверхности штока. В механизмах малого диаметра поджатие набивки производится накидной гайкой, большого диаметра – специальной деталью: крышкой сальника, которая крепится болтами с гайками. В некоторых случаях для снижения трения применяют сальники со смазкой, которая подается извне через специальную масленку. Современная сальниковая набивка обычно представляет собой шнур или кольца из асбеста с графитовой пропиткой. Также используются безасбестовые уплотнительные материалы из фторопласта или на основе графита. Применяют и другие материалы, что определяется конкретными условиями эксплуатации.

Манжета (от франц. manchette – рукавчик) – уплотнительная деталь подвижной круглой в сечении детали машины. Манжета обычно имеет вид кольца из резины или полимера с рабочей кромкой, возможно пыльником и круглой пружиной, которая поджимает рабочую кромку к валу. Манжеты препятствуют проникновению жидкостей и газов из области высокого давления в область низкого давления.

os1.ru

Влияние гидравлических уплотнений на надёжность гидропривода

Одним из важных компонентов любого гидропривода являются уплотнения неподвижных и подвижных деталей, нагруженных давлением рабочей жидкости.

Когда гидравлическое уплотнение разделяет полости высокого и низкого давления какого-либо гидравлического устройства, предотвращаются внутренние перетечки рабочей жидкости. Благодаря этому повышается коэффициент полезного действия машины, меньше нагревается рабочая жидкость, сохраняется величина скорости исполнительных органов.

Если уплотнение отделяет какую-либо полость гидроаппарата от атмосферы, то оно предотвращает наружные утечки, которые, помимо безвозвратных потерь рабочей жидкости, вредят окружающей среде.

Куда устанавливаются гидроуплотнения

Гидравлические уплотнения устанавливаются в специальные канавки, выполненные на поверхностях сопрягаемых деталей, например, на плоскостях разъемов (торцевые уплотнения) или на цилиндрических поверхностях тел вращения (радиальные уплотнения).

Геометрические размеры канавок и величина шероховатости поверхностей, образующих канавку, регламентируются соответствующими стандартами на уплотнения.

Контроль за соблюдением стандартов при изготовлении гидравлических устройств обеспечивает надежность изделия. Вместе с повышением допускаемых в процессе работы уровней давления и скоростей относительного перемещения подвижных деталей повышается и роль уплотнений в обеспечении надежности машины с гидроприводом.

Резиновые гидравлические кольца

В первые годы применения гидропривода в строительных машинах, когда рабочее давление не превышало 6 МПа и даже когда оно достигло величины 10 МПа, нужную герметичность вполне обеспечивали резиновые гидравлические кольца круглого (ГОСТ 9833) или прямоугольного сечения.

Для уплотнения подвижных деталей чаще использовались резиновые манжеты (ГОСТ 14896).

При монтаже уплотнения в канавку оно несколько деформируется, так как глубина канавки меньше толщины уплотнения (диаметра поперечного сечения). В направлении деформации выбираются все зазоры между уплотняемыми поверхностями, уплотнение прижимается с некоторым усилием.

При включении устройства в работу давление жидкости прижимает уплотнение к стенке канавки перпендикулярно первоначальной деформации и стремится выдавить уплотнение в имеющийся зазор между сопрягаемыми деталями.

Уплотнение резиновым кольцом ведет себя как очень вязкая жидкость. Если в уплотнении возникают напряжения, достаточные для сдвига материала и выдавливания его в зазор вплоть до механического разрушения, то герметичность соединения нарушается со всеми вытекающими последствиями.

Какой материал лучше?

В дальнейшем с увеличением уровня применяемого в гидроприводе давления до 16 МПа, 25 МПа и 32 МПа, что оправдано уменьшением габаритов и веса всех гидроаппаратов, требования к гидравлическим уплотнениям сильно возросли.

В качестве материала уплотнений стали применять различные полимеры, фторопласт, полиуретан, полиэфиры и другие. Модуль их упругости во много раз выше, чем у резины, а коэффициент трения по стали в несколько раз меньше.

Важность низкого коэффициента трения обусловлена не только тем, что уменьшаются потери энергии на механическое трение и увеличивается коэффициент полезного действия машины, но и продлевается жизнь самого уплотнения. Особенно это важно в изделиях, в которых необходимы высокие относительные скорости уплотняемых поверхностей, например, в гидравлических молотах.

В этих машинах скорости скольжения уплотнений бойка достигают 8-9 м/с. При больших скоростях скольжения уплотнений, нагруженных высоким давлением, на рабочих кромках в ограниченном пространстве выделяется большое количество тепла, которое может привести к возникновению критических температур.

Для обеспечения работоспособности уплотнений в экстремальных условиях необходимо, чтобы материал обладал достаточно высокой теплопроводностью. В этом случае тепло, выделяемое на рабочих кромках, успевает отводиться в окружающую среду.

Чтобы обеспечить необходимую теплопроводность, уплотнения изготавливаются из композитных материалов на основе фторопласта с металлическими и коксовыми наполнителями. Снижению сил трения между уплотнением и подвижной деталью и продлению ресурса уплотнения способствует высокая чистота обработки трущейся поверхности детали, достигаемая шлифованием, полированием и нанесением гальванического покрытия или эпилама.

На первых образцах гидромолотов, разработанных в 70-х годах прошлого века, была попытка применить уплотнения, заимствованные из авиационной промышленности. Эти уплотнения представляли собой комбинацию из фторопластовой манжеты, в поперечном сечении похожей на швеллер, в которую монтируется резиновое кольцо круглого сечения.

Резиновое кольцо обеспечивало предварительное прижатие манжеты к штоку. Скольжение манжеты по штоку происходило длинной стороной швеллера, толщина которой составляла всего 0,2 мм. Оказалось, что чистота поверхности уплотняемого штока после шлифования не обеспечивала достаточную долговечность манжеты, которая протиралась насквозь довольно быстро.

Комбинированные уплотнения

В настоящее время с большим успехом применяются комбинированные уплотнения, в которых полимерная манжета (уплотняющее кольцо) прижимается к штоку резиновым кольцом круглого сечения (см. рисунок слева), но толщина манжеты составляет 2…2,5 мм, а на ее уплотняющей поверхности выполнен выступ — зубчик.

Манжета входит в контакт со штоком сначала специальным зубчиком, а не всей своей поверхностью. Достаточно высокие контактные напряжения в области зубчика обеспечивают высокую герметичность. А низкий коэффициент трения и высокая теплопроводность материала манжеты позволяют применять такие уплотнения, как утверждают фирмы-изготовители, при скоростях скольжения до 10…15м/с и при давлениях рабочей жидкости 20…40 МПа в зависимости от зазора между уплотняемыми деталями.

Подобные уплотнения производят многие зарубежные фирмы, например, Busak-Shamban, Hansa Flex, Polypac, Parker, Merkel, Simrit и другие. В России такие уплотнения изготавливают фирмы ЭЛКОНТ и RGC.

Обычно фирмы-изготовители рекомендуют устанавливать последовательно два таких уплотнения, объясняя это тем, что якобы небольшое количество просочившейся жидкости через первое уплотнение задерживается вторым и возвращается снова в гидросистему при сбросе давления. Однако, по нашему мнению, такое утверждение преследует лишь цель увеличения количества продаж. Последовательная установка второго уплотнения любой конструкции из любого материала только увеличивает потери на трение, но не приводит к заметному увеличению надежности узла уплотнения.

Опыт показывает, что установка только одного уплотнения обеспечивает нужную герметичность и надежность этого узла. При установке двух уплотнений имеет смысл соединить пространство между ними с линией слива, чтобы обеспечить хорошую смазку второго уплотнения и создать ему более щадящие условия работы (маленькое давление).

Тогда после исчерпания ресурса первого уплотнения, нагруженного рабочим давлением, когда оно уже не обеспечивает абсолютную герметичность, второе уплотнение, нагруженное только низким давлением сливной линии, позволит продлить работоспособность машины. Может быть, с некоторым уменьшением объемного КПД, которое визуально ощущаться не будет.

Большое значение для обеспечения надежности уплотнений имеет защита их от пиков давления, которые могут возникать в демпферных камерах в конце хода цилиндров, перемещающих большие массы с большой скоростью.

Быстрое торможение в конце хода цилиндра вызывает существенное повышение давления в демпферной камере по сравнению с номинальным рабочим давлением.

Защита уплотнений

Мы расскажем вам, как целесообразно организовать защиту уплотнений.

Между канавкой, в которой размещено уплотнение штока, и демпферной камерой цилиндра необходимо предусмотреть в опорной втулке разгрузочную канавку, соединенную с напорной линией. В этом случае эпюра давления в зазоре между опорной втулкой и штоком будет линейно изменяться от повышенного давления в демпферной камере до рабочего давления в разгрузочной канавке.

Следовательно, уплотнение будет нагружено давлением, равным давлению в разгрузочной канавке, то есть номинальным рабочим давлением. Можно, конечно, соединить разгрузочную канавку с линией слива, но тогда, если демпфирование не происходит, а полость цилиндра нагружена рабочим давлением, часть расхода рабочей жидкости будет непроизводительно уходить через разгрузочную канавку на слив, уменьшая КПД машины.

Обратимся к истории

В 80-х годах прошлого века в Сибирском автомобильно-дорожном институте для герметизации гидравлических устройств, работающих при давлениях рабочей жидкости, измеряемых десятками МПа, были разработаны экспериментальные упругодеформируемые металлические уплотнения штоков.

Такое уплотнение представляло собой тонкостенную металлическую цилиндрическую оболочку определенной длины, выполненную из бронзы или другого материала с низким коэффициентом трения по стали. Один конец оболочки, обращенный в сторону низкого давления, жестко и герметично соединен с направляющей втулкой штока.

Толщина оболочки составляла 0,3…0,6 мм, а величина зазора между штоком и уплотнением (оболочкой) до 0,04 мм. В работе на наружную поверхность оболочки действует равнораспределенное по длине оболочки давление Ризб. При малых значениях этого давления изнутри на стенку оболочки действует убывающее по длине зазора начальное давление Р1 нач. Результирующее давление линейно возрастает от свободного конца к основанию оболочки.

Стенка оболочки упруго деформируется под давлением жидкости. Наибольшая деформация достигается вблизи основания оболочки. Зазор уменьшается с ростом избыточного давления вплоть до контакта с уплотняемым штоком. Стендовые испытания упругодеформируемого металлического уплотнения показали, что достигается значительно более высокая герметичность трущейся пары в сравнении с бесконтактным щелевым уплотнением (притертой парой с диаметральным зазором 0,015…0,020).

Работоспособность уплотнения измерялась миллионами циклов нагружения. К сожалению, насколько нам известно, отсутствие отработанной технологии изготовления, заинтересованности промышленных предприятий, а также информационной поддержки не позволило авторам работы осуществить внедрение в серийное производство.

Значение гидроуплотнений

Поскольку всякий выход из строя гидравлических уплотнений требует перерывов в эксплуатации машины с гидроприводом, частичной разборки каких-то узлов, то очевидна важность этого компонента для обеспечения надежной работы изделия.

Еще на стадии проектирования важно правильно оценить все условия работы уплотнения: максимальное давление рабочей жидкости, в том числе от возможных реактивных и инерционных нагрузок, скорость скольжения, температурный режим. И только после этого подобрать по каталогам соответствующее уплотнение.

Необходимо обеспечить защиту уплотнений конструктивными методами от пиков давления, которые могут возникнуть при внештатных ситуациях. Далее при изготовлении изделия надо обеспечить соблюдение технических требований, предъявляемых к местам установки уплотнений. Наконец, в эксплуатации соблюдать требования, предписанные в руководстве на соответствующее изделие.

Для успешной эксплуатации машины с гидроприводом целесообразно иметь под рукой ремкомплект, содержащий всю номенклатуру уплотнений, применяемых в данной машине.

www.tradicia-k.ru

7.3. Уплотнительные устройства

Назначение уплотнительных устройств – устранение утечек и перетечек рабочей жидкости через зазоры между сопрягаемыми деталями элементов гидропривода, вызванных перепадом давлений.

К уплотнительным устройствам предъявляются следующие требования: износостойкость; совместимость с конструкционными материалами и рабочей жидкостью; устойчивость к температурным колебаниям; удобность монтажа-демонтажа; невысокая стоимость.

Уплотнительные устройства делятся на две группы: уплотнения неподвижных соединений, которые должны обеспечивать абсолютную герметичность при всех режимах работы гидропривода; уплотнения подвижных соединений, допускающие возможность регламентированных утечек и перетечек рабочей жидкости.

Уплотнение считается герметичным, если после длительной выдержки под давлением (для неподвижных соединений) или после установленного числа перемещений (для подвижных соединений) утечки рабочей жидкости не превышают предельно допустимые.

Уплотнение неподвижных соединений.

В неразъемных соединениях герметичность достигается пайкой и сваркой деталей.

В разъемных соединениях утечки устраняются несколькими способами: путем деформации уплотняемых поверхностей внешней силой; взаимной приработкой уплотняемых поверхностей; заполнением микронеровностей на уплотняемых поверхностях различными заполнителями (прокладки из картона, кожи, резины и т.д.). При этом при всех способах между соединяемыми деталями должно быть создано контактное давление (путем затяжки крепежными элементами), превышающее максимальное рабочее давление. Некоторые способы уплотнения неподвижных соединений мягкими прокладками и кольцами представлены на рис.7.13.

Рис.7.13. Герметизация неподвижных соединений

Для изготовления прокладок применяют различные неметаллические и металлические эластичные материалы, способные компенсировать при затяжке соединения неровности и другие дефекты поверхностей уплотняемой пары.

Уплотнение подвижных соединений.

Уплотнение может быть бесконтактным (щелевым) или контактным (выполненным при помощи различных уплотнителей).

Щелевое уплотнение(рис.7.14, а) распространено во многих гидроагрегатах (насосы, распределители и т.д.). Снижение утечек достигается за счет уменьшения зазора s между подвижными деталями. Утечки неизбежны и заранее определяются для цилиндрических деталей по формуле:

где d – диаметр уплотняемого соединения; s – зазор между деталями соединения; l – длина уплотнения; υ – относительная скорость перемещения деталей; μ – динамический коэффициент вязкости жидкости.

Рис.7.14. Схемы уплотнений: а – щелевого; б, в – лабиринтного

Для повышения сопротивления щели при высоких Re, соответствующих турбулентному режиму течения на одной (рис.7.14, б) или обеих (рис.7.14, в) поверхностях, образующих щель, выполняют лабиринтные канавки, которые вследствие чередующегося изменения сечения щели повышают ее сопротивление.

Недостаток щелевого уплотнения – высокая стоимость изготовления сопрягаемых деталей и возможность облитерации щели.

Контактные уплотнения выполняются при помощи металлических и резиновых колец, набивочных уплотнений и манжет.

Уплотнение металлическими кольцами – одно из самых простых и долговечных уплотнений. Материал колец – серый чугун, бронза, текстолит, графит и металлографитовая масса. Стыки колец (рис.7.15) могут быть прямыми (при Р5 МПа), косыми (приР20 МПа) и ступенчатыми (приР>20 МПа). В ступенчатом замке (см. рис.7.15, г) часто одну из сопряженных поверхностей выполняют плоской, а вторую – несколько выпуклой, благодаря чему повышается удельное давление в стыке колец, способствующее повышению герметичности. Форма поперечного сечения прямоугольная. Число колец в уплотнении колеблется от 2 до 9, в зависимости от перепада давлений. Расстояние между кольцами на качество уплотнения не влияет.

Рис.7.15. Типы стыковых замков металлических колец: а – прямой; б – косой; в, г – ступенчатый

К недостаткам уплотнения металлическими кольцами относится необходимость точного изготовления деталей соединения, т.к. кольца не компенсируют микронеровности, овальность, конусность и т.п. Уплотнение из колец создает дополнительную силу трения. Уплотнение не является абсолютно герметичным и определяется как и при щелевом уплотнении.

Уплотнение резиновыми кольцами является простым, компактным и достаточно надежным. Уплотнение применяется при неподвижных (при Р30 МПа) и подвижных соединениях (приР20 МПа). Диапазон температур -50…+100 С. Герметичность достигается за счет монтажного сжатия резины и ее плотного прилегания к поверхности деталей (рис.7.16). Материал – маслостойкая резина. Форма поперечного сечения круглая (предпочтительно) или прямоугольная (может скручиваться и вдавливаться в зазор). При уплотнении резиновыми кольцами утечки практически отсутствуют. На рис.7.16 показана схема уплотнений резиновых кольцом круглого сечения. Размеры колец и канавок подбирают таким образом, чтобы при монтаже кольца в канавке (при нулевом обжатии) был сохранен боковой зазор (а – d) = 0,2…0,25 мм (рис.7.16, а). При монтажном сжатии кольцо поджимается на величину k = d – b (рис.7.16, б). Таким предварительным сжатием кольца создается герметичность соединений при нулевом и малом давлении жидкости. При наличии же давления кольцо под его действием деформируясь у внешней стороны канавки, создает плотный контакт с уплотняемыми поверхностями (рис.7.16, в).

Рис.7.16. Схемы уплотнений резиновым кольцом круглого сечения

Набивочные уплотнения(рис.7.17) применяют в гидравлических прессах, гидроцилиндрах, насосах и некоторой гидроаппаратуре. Материал – мягкие (хлопчато-бумажные, пеньковые, асбестовые) набивки пропитанные коллоидным графитом, церезином, суспензией фторопласта или жиром, и твердые (металлические, пластмассовые) набивки. При сдавливании набивки 1 нажимной буксой 2 набивочный материал течет в радиальном направлении, образуя плотный контакт между камерой сальника и набивкой с одной стороны и подвижной деталью (штоком или валом) – с другой. Для компенсации износа набивочные сальники требуют периодической подтяжки. Сдавливание набивки происходит при помощи болтов (рис.7.17, а) или пружины (рис.7.17, б).

Рис.7.17. Герметизация набивками и сдавливание набивки: а – болтами; б – пружиной

Набивочные уплотнения используют при небольших давлениях (при Р5 МПа). Срок службы мягких набивок до 800 часов.

Манжетное уплотнение применяют при Р до 50 МПа, скоростях перемещения уплотняемых деталей до 20 м/с. Диапазон температур -50…+100 С. Манжеты имеют шевронную и V-образную форму. Герметичность обеспечивается за счет деформации при монтаже и от давления рабочей жидкости (рис.7.18). Количество манжет зависит от диаметра и давления.

Рис.7.18. Схема действия манжетного уплотнения: а – манжета до монтажа; б – манжета в смонтированном виде без давления жидкости; в – манжета под давлением

Наиболее распространены U образные (рис.7.19, а, в) и V образные (шевронные) манжеты (рис.7.19, г). Для уплотнения при давлении рабочей среды до 35 МПа применяют U образные манжеты и при давлении до 50 МПа и выше – шевронные. Для сохранения формы манжету помещают при монтаже уплотнительного пакета между фасонными опорными 1 и распорными 2 кольцами (манжетодержателями) из металла или текстолита (рис.7.19, б).

Рис.7.19. Типовые формы манжет: а, в – U-образные; б – монтаж манжет; г – шевронные

Уплотнение (герметизация) вращающихся валов осуществляется при помощи армированных манжет (рис.7.20), состоящих из металлического каркаса 1, манжеты 2 и спиральной пружины 3, обеспечивающей дополнительное прижатие манжеты к валу.

Рис.7.20. Манжеты для уплотнения вращающихся валов: а – с наружным каркасом; б – с внутренним каркасом; 1 – металлический каркас; 2 – манжета; 3 – пружина

При выборе типа и материала уплотнений учитывают: давление в гидросистеме; диапазон рабочих температур; характер движения соединяемых деталей; скорость движения; тип рабочей жидкости.

studfiles.net

Герметизация трубной резьбы и гидравлических систем

05K11	12 – 24 часов	5 – 15 минут	белый	0,3 мм	M 80	низкопрочный с тефлоном	от -55 °C до +150 °C	15.000 – 30.000 мПа с
05K72	12 – 24 часов	5 – 15 минут	белый	0,3 мм	M 80	низкопрочный с тефлоном	от -55 °C до +150 °C	15.000 – 30.000 мПа с
05K76	12 часов	2 – 10 минут	коричневый		M 80 (R 3“)	низкопрочный с тефлоном	от -60 °C до +150 °C	2.000 – 3.000 мПа с
05K77	12 – 24 часов	10 – 20 минут	желтый	0,35 мм	M 80	среднепрочный с тефлоном	от -55 °C до +150 °C	20.000 – 40.000 мПа с
06K20R	9 – 18 часов	5 – 10 минут	зеленый (флуорисцентный)	0,2 мм	M 50	высокопрочный	от -50 °C до +200 °C	5.000 – 10.000 мПа с
05K42 Герметик для гидравлических систем	12 – 24 часов	5 – 15 минут	коричневый (флуорисцентный)	0,15 мм	M 26	среднепрочный	от -55 °C до +150 °C	500 – 800 мПа с

gluetec-russia.ru

Уплотнения для гидравлических устройств | ГидравликКО

Уплотнения в гидравлических устройствах выполняют очень важную функцию: они предотвращают утечки жидкости, попадание посторонних примесей внутрь. Протечки уплотнительных элементов могут привести к неэкономичному расходу жидкостей, неустойчивой работе гидравлической системы или ее поломке. Поэтому важно вовремя заменить уплотнительный элемент в гидравлическом устройстве.

Компания Композит предлагает уплотнения для гидравлических устройств любой степени сложности. Мы предлагаем готовые уплотнения и производство на заказ для всех отраслей промышленности. Заказать уплотнения для гидравлики онлайн по вашим размерам из различных материалов можно на нашем сайте.

Виды уплотнения для гидравлических устройств

Компания Композит предлагает изготовить детали типовых профилей для следующих категорий гидравлических уплотнений:

Плоские уплотнения

Применяются в динамических и статических соединениях узлов гидравлических устройств. В зависимости от назначения производятся с сечением круглой, прямоугольной, х-образной или сложной формы.

Направляющие кольца

Служат для направления поршня и штока в цилиндре, предотвращения смещения. Снижают поперечные нагрузки и повышают срок службы механизма.

Опорные кольца

Предупреждают контакт штока и цилиндра с внешней стороны корпуса. Амортизируют в цилиндре поперечные нагрузки.

Грязесъемники

Устанавливаются на крышке гидроцилиндра. При возвратно-поступательном движении предотвращают попадание в цилиндр грязи, пыли, посторонних частиц со штока в рабочую жидкость, очищают шток от рабочей жидкости при выдвижении.

Уплотнения поршня

Препятствуют протеканию рабочей жидкости. Устанавливаются между поршнем и гильзой цилиндра. Производятся простого и двойного действия.

Роторные уплотнения

Устанавливаются между валом и корпусом редуктора в гидронасосах, гидропередачах, других механизмах с колебательными или вращающимися частями. Предотвращают попадание посторонних примесей внутрь.

Уплотнения штока

Предназначены для обеспечения герметичного соединения между штоком и крышкой цилиндра. Предотвращают утечку из цилиндра.

Для производства уплотнений для гидравлики компания Композит предлагает следующие материалы:

• полиуретаны;
• резиновые смеси;
• синтетические полимеры.

Все материалы отвечают европейским требованиям качества. Вы сможете подобрать материал детали для использования в пищевой промышленности, для работы с химикатами и при различных температурах.

Как заказать уплотнения для гидравлических устройств

На сайте компании реализована удобная форма заказа уплотнения для гидравлических устройств. Выбрав категорию и типовой профиль, необходимо заполнить требуемые размеры и нужное количество деталей, выбрать материал, указать контактные данные.

Заказать уплотнение для гидравлики можно от 1 штуки. Для оптовых покупателей компания Композит предлагает гибкую систему скидок. Срок выполнения заказа – от 1 часа.

Если Вы затрудняетесь с выбором, позвоните нам. Специалисты компании Композит обязательно помогут подобрать необходимые элементы для бесперебойной работы Вашего оборудования. Мы также предлагаем ремонт гидравлики любого уровня сложности, диагностику и консультацию наших специалистов.

 

gidravlikko.ru

Уплотнение соединений гидравлических

 

> а о7Енти0-ТЕХЛИ -6ЕАЯ

ОПИСАН-И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

404980

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 29 111,1972 (№ 1764243/25-8) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 22.Х.1973. Бюллетень ¹ 44

Дата опубликования описания 29.III.1974

М. Кл. F 161 15/02

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР ао делам изобретений

” аткоытий

УДК 62-762.4 (088.8) Авторы изобретения В. Д. Баранова, А. С. Маурин, И. А. Сенокосов, С. И. Соболевский и Г. А. Харазян

Заявитель

УПЛОТНЕНИЕ СОЕДИНЕНИЙ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ

АГРЕГАТОВ

Предмет изобретения

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для уплотнения соединений гидравлических агрегатов посредством гибких, эластичных шлангов в авиационной, судостроительной, химической, холодильной и др. отраслях промышленности.

Известны уплотнения соединений с эластичным переходником, обжим аемым по наружному диаметру хомутом. Под действием низких температур переходник сжимается и может быть нарушена герметичность соединения.

С целью повышения надежности уплотнения в широком диапазоне изменения температур между обжимаемым шлангом и секторами хомута установлен упругий элемент, выполненный в виде спиральной ленты.

На фиг. 1 и 2 показаны поперечный и продольный разрезы уплотнения соединения.

Уплотняемое соединение состоит из насадка 1, эластичного переходника 2, секторного хомута 3 и упругого элемента 4, выполненного в виде навитой по спирали ленты и образующего замкнутый многогранник 5. Таким образом, эластичный переходник равномерно охватывается упругим элементом и прижимается по окружности к законцовке агрегата.

Упругий элемент в свою очередь охватывается секторным хомутом 3 и стягивается болтом 6. После того, как хомут стянут болтом и упругий элемент деформирован, его поперечное сечение принимает форму эллипса (см. фиг. 2). В этом положении законцовка агрегата равномерно и герметично уплотнена.

При работе в условиях отрицательных температур, когда эластичный переходник сжимается, упругий элемент в силу своих упругих свойств в своем поперечном сечении старается распрямиться, т. е. уменьшить свою эллипсность.

Таким образом, используя свои упругие свойства, элемент в виде навитой пружины обеспечивает равномерное и постоянное обжатие эластичного переходника на законцовке агрегата, обеспечивая. герметичность при любых температурах.

Уплотнение соединений гидравлических агрегатов с помощью эластичного шланга, прижимаемого к металлическому патрубку секторным хомутом, отличающееся тем, что, с целью расширения температурного диапазона работы и повышения надежности, между шлангом и секторами хомута установлен упругий элемент, выполненный в виде спиральной ленты, образующей по периметру шланга

30 замкнутый многогранник.

404980

Составитель А. Ополченцев

Техред Л. Богданова

Корректор Т. Гревцова

Редактор Т. Ларина

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 708/9 Изд. № 2072 Тираж 826 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4/5

  

findpatent.ru

Какие уплотнения применяются в гидроцилиндрах?

05.09.2013

Для обеспечения герметичности неподвижных и подвижных соединений гидроцилиндров используются уплотнения. Неподвижные неразъемные соединения гидроцилиндров соединяются при помощи сварки. А для уплотнения частей неподвижных, но разъемных чаще используются эластичные резиновые кольца. Они имеют круглое сечение. Подвижные соединения штока и поршня требуют иных типов уплотнений – манжет. Они могут быть резиновыми и резино-тканевыми. Чаще манжеты устанавливаются вместе с защитными кольцами. Последние препятствуют выдавливанию уплотнений из посадочных канавок.

 

№	Наименование
01	Гильза
02	Шток
03	Букса
04	Поршень
05	Задняя крышка

№	Наименование
06	Бонки
07	Крышка передняя
08	Гайка поршня
09	Стопорный винт
10	Комбинированное уплотнение поршня со встроенными направляющими

№	Наименование
11	Уплотнительное кольцо с защитой от выдавливания
12
13	Направляющие штока
14	Манжета штока
15	Грязесъемник

На переднюю крышку каждого гидроцилиндра устанавливаются штоковые грязесъемники – полимерные или резиновые. Причем изделия их полимеров обладают рядом преимуществ: более длительным ресурсом работы, а также устойчивостью к высокой загрязненности, наледи. Грязесъемники призваны предохранить систему от загрязнений.

По принципу работы уплотнения подвижных соединений гидроцилиндров делятся на 2 типа:

• Набивки – уплотнения, при монтаже которых создается контактное давление, величина которого превышает давление уплотняемой жидкости.
• Уплотнения, при монтаже которых возникает только начальное контактное давление. Оно увеличивается в процессе работы цилиндра под действием давления рабочей жидкости. К таким уплотнениям относятся кольца, манжеты, а также комбинированные типы уплотнений.

Преимущество кольцевых, комбинированных и манжетных уплотнений перед набивками состоит в возможности обеспечить герметичность при малых значениях контактного давления, которое возникает при установке уплотнений.

Однако, манжетные уплотнения имеют недостаток. Он заключается в необходимости использования специальных распорных устройств, а также в необходимости установки манжет в специальные разъемные канавки. Это касается в первую очередь манжетов U- и V-образного сечения из шевронных материалов, полихлорвинила и резины. При этом уплотнения в виде резиновых колец круглого, Х-образного, прямоугольного и иных типов сечений указанного недостатка лишены. Равно как и комбинированные уплотнения.

Уплотнения штоков и поршней

Чаще всего ответом на вопрос, какие уплотнения применяются в гидроцилиндрах, является уплотнения поршней и штоков. Они различаются по конструкции, профилю уплотнения и материалам изготовления. От этого зависит выбор подходящего уплотнения для гидроцилиндра.

Так, профиль уплотнения оказывает решающее влияние на упругую деформацию кромок, поскольку в месте контакта с металлическими поверхностями создается прижимное усилие. Если величина усилия будет недостаточной, масляная пленка между кромкой уплотнения и металлической поверхностью становится слишком толстой, а это приводит к утечке рабочей жидкости. С другой стороны, слишком высокое прижимное усилие может разорвать масляную пленку. В этом случае недостаток смазки увеличит трение, что сокращает срок службы уплотнений.

При высоком значении давления рабочей жидкости и при высоких динамических нагрузках используются уплотнения поршня из акрилонитрилбутадиенового каучука (АБС-пластик, или NBR), армированные ткаными материалами. Армирование позволяет предотвратить выдавливание уплотнения и снизить износ.

Если уплотнения работают при давлении очень высокого значения (от 50 МПа) или имеется зазор между металлическими деталями, веpличина которого превышает рекомендованное значение, на уплотнение устанавливается опорно-направляющее (защитное) кольцо. Оно изготавливается из политетрафторэтилена (P.T.F.E) и обладает устойчивостью к кислотам, щелочам, окислителям, растворителям органической природы.

Для штоков используется несколько типов уплотнений:

• TSE. Изготавливаются из армированного тканью каучука. Используются для герметизации поршневой и штоковой полостей гидроцилиндра.
• PSE. Специально разработаны для гидроцилиндров, которые работают при высоких давлениях. Обеспечивают гарантированную герметичность в широком диапазоне режимов работы. Эти уплотнения состоят из трех частей: каучукового основного уплотнительного элемента, поддерживающего элемента из армированного материала и защитного кольца из полиацеталя.
• TTS. Недорогое и универсальное уплотнение для большинства стандартных гидроцилиндров. Выполнено из полиуретана в виде манжетки воротникового типа с симметричным профилем.
• GUA-RING. Тип уплотнения, разработанный для цилиндров, работающих с большими скоростями штоков и при высоком давлении. Состоит из уплотнительного политетрафторэтилена, наполненного бронзой, и каучукового поджимного кольца с круглым сечением.

Для поршней используются универсальные уплотнения TPL или TPM, состоящие из 5 элементов:

• Центрального из каучука (NBR) многокромочного.
• Двух защитных колец разрезных из полиэфира.
• Двух направляющих колец разрезных из полиацеталя.

Между собой уплотнения TPL и TPM отличаются размерами.

Для тяжелых условий работы используются уплотнения TPS/T и TPS/G. Они отличаются армированной зоной подвижного контакта, поэтому обладают низким коэффициентом трения, высокой механической, термической стойкостью.

=”text-align:>

www.donvard.ru