Контрольная работа: Розрахунок торцевих ущільнень

Умова осьової рівноваги аксіально рухомого кільця торцевого ущільнення (рис.1) має вигляд

,(3)

де F_n – сила пружного елемента; F_s - сила, що обумовлена гідростатичним тиском p_s у торцевому зазорі; F_c = p_c S_c - сила контактного тиску; F_m – сила тертя по вторинному ущільненню, яка перешкоджає зміщенню аксіально рухомого кільця в той або інший бік; F – осьова сила тиску, яка притискає аксіально рухоме кільце до опорної поверхні

F = p ₁ S ₁ + p ₂ S ₂ ,

Рисунок 1 - Схема сил, діючих на аксіально рухоме кільце торцевого ущільнення

Знаки площ S₁ та S₂ вважатимемо додатними, якщо сили тиску, що на них виникають, збільшують контактний тиск у парі тертя (рис. 7), та від’ємними, якщо відповідні сили тиску розкривають торцевий стик. З урахуванням прийнятого правила знаків S_c = S₁ + S₂ , а вираз для сили F можна записати у вигляді

, (4)

де - ущільнювальний перепад тиску;

k - коефіцієнт навантаження. Якщо S ₂ > 0, то k < 1 (ущільнення розвантажене), якщо S ₂ < 0, то k > 1 (ущільнення навантажене). Якщо протитиск не дорівнює нулю (р₂ >0), то в якості ефективного коефіцієнта навантаження потрібно брати k _э = k + p ₂ /p .

Рисунок 7 - До визначення коефіцієнта навантаження

Сила гідростатичного тиску, що розкриває торцевий стик, визначається розподілом тиску у зазорі та може бути одержана підсумовуванням елементарних сил тиску за всією контактною площею S_c :

,

де усереднений по зазору гідростатичний тиск

Торцевий зазор порівнюється з величиною мікронерівностей контактних поверхонь, тому теоретично визначити розподіл тиску в зазорі поки не вдається. Лише при порівняно великих зазорах , відповідних рідинному змащенню та характерних для гідростатичних ущільнень, тиск у плоскому каналі змінюється від вхідного перетину до вихідного згідно із законом, близьким до лінійного:

При цьому

(5)

З урахуванням гідравлічних сил рівняння рівноваги (3) можна записати у вигляді

звідки

(6)

Знак сили тертя прийнятий виходячи з того, що при навантаженні вона перешкоджає зближенню контактних поверхонь. Силу пружного елемента звичайно приймають декілька більшою сили тертя, тому останній доданок у рівності (6) малий і ним, як правило, можна нехтувати. Для режиму рідинного тертя (5)

(7)

тобто контактний тиск повністю визначається коефіцієнтом навантаження k та ущільнювальним перепадом тиску . З останньої рівності видно, що приk < 0,5 існує небезпека розкриття торцевого стику. У зв'язку з цим для розвантажених ущільнень беруть k = 0,55 - 0,85 , а для навантажених k = 1,1 - 1,2 .

Для ущільнень з краплинними витоками Е. Майєр [1] на підставі узагальнення експериментальних результатів наводить діаграму (рис. 8), що характеризує якісну залежність гідростатичного тиску від середнього зазора h між мікронерівностями контактних поверхонь та від коефіцієнта навантаження за умови, що між поверхнями існують плями контакту, а сумарні деформації кілець, які вимірюються кутом повороту їх перерізів, не перевищують значень

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--