Уплотнения для соединения гидравлических труб и штуцеров

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.).Щелевое уплотнение (рис. 4.9, 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

Уплотнения соединений

Назначение уплотнительных устройств — герметизация гидросистем, устранение утечек и перетечек рабочей жидкости, вызванных перепадом давлений через зазоры между сопрягаемыми деталями элементов гидропривода.К уплотнительным устройствам предъявляются следующие требования: износостойкость; совместимость с конструкционными материалами и рабочей жидкостью; устойчивость к температурным колебаниям; удобство 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.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 всех способах между соединяемыми деталями должно быть создано контактное давление (путем затяжки крепежными элементами), превышающее максимальное рабочее давление жидкости. Некоторые способы уплотнения неподвижных соединений мягкими прокладками и кольцами показаны на рис. 4.8, а—е.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 может быть бесконтактным (щелевым) или контактным (выполненным при помощи различных уплотнителей).

Рис. 4.8. Герметизация неподвижных соединений: а, б — прокладками различной конфигурации; в — уплотнительными кольцами в канавке с дополнительным сжатием; г — в профильном пазу одной детали; д — в профильном пазу двух деталей; е — в сложных соединенияхЩелевое уплотнение (рис. 4.9, 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;v — относительная скорость перемещения деталей; д — динамический коэффициент вязкости жидкости.Повышение сопротивления щели при высоких Re, соответствующих турбулентному режиму течения на одной (рис. 4.9, б) или обеих (рис. 4.9, в) поверхностях, образующих щель, выполняют лабиринтные канавки, которые вследствие чередующегося изменения сечения щели увеличивают ее сопротивление.

Рис. 4.9. Схемы уплотнений: а — щелевого; б, в — лабиринтногоК недостаткам щелевого уплотнения относятся 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 (рис. 4.10) одно из самых простых и долговечных уплотнений. Материал колец — серый чугун, бронза, текстолит, графит и металлографитовая масса. Стыки колец могут быть прямыми (рис. 4.10, а) (при Р > 5 МПа), косыми (рис. 4.10, б) (при Р> 20 МПа) и ступенчатыми (рис. 4.10, в, г) (при Р > 20 МПа). В ступенчатом замке (см. рис. 4.10, г) часто одну из сопряженных поверхностей выполняют плоской, а вторую — несколько выпуклой, благодаря чему увеличивается 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.

Рис. 4.10. Типы стыковых замков металлических колец: а — прямой; б — косой; в, г — ступенчатыйРасстояние между кольцами на качество уплотнения не влияет. К недостаткам уплотнения металлическими кольцами относится необходимость точного изготовления деталей соединения, так как кольца не компенсируют микронеровности, овальность, конусность и т.п. Уплотнение из колец создает дополнительную силу трения, но не является абсолютно герметичным.Уплотнение резиновыми кольцами является простым, компактным и достаточно надежным. Уплотнение применяется при неподвижных (при Р> 30 МПа) и подвижных соединениях (Р> 20 МПа). Диапазон температур от —50 до + 100 °С. Герметичность достигается за счет монтажного сжатия маслостойкой резины и ее плотного прилегания к поверхности деталей (рис. 4.11). Форма поперечного сечения — круглая (предпочтительно) или прямоугольная (может скручиваться и вдавливаться в зазор). При уплотнении резиновыми кольцами утечки практически отсутствуют. На рис. 4.11 показаны схемы уплотнений резиновым 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. 4.11, а). При монтажном сжатии кольцо поджимается на величину k = d — b (рис. 4.11, 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. 4.11, в).

Рис. 4.11. Схемы уплотнений резиновым кольцом круглого сечения: а — кольцо в прямоугольной канавке с сохранением бокового зазора; б — кольцо в прямоугольной канавке со сжатием при монтаже; в — выдавление кольца рабочей жидкостью с уплотнением при деформацииНабивочные уплотнения (рис. 4.12) применяют в гидравлических прессах, гидроцилиндрах, насосах и некоторой гидроаппаратуре. Материал — мягкие (хлопчатобумажные, пеньковые, асбестовые) набивки, пропитанные коллоидным графитом, церезином, суспензией фторопласта или жиром, а также 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. 4.12, а) или пружины (рис. 4.12, б).

Рис. 4.12. Герметизация набивками и сдавливание набивки: а — болтами; б — пружиной