Плавающие уплотнения характеризуются сравнительно большими протечками, поэтому применять их приходится лишь там, где другие, более герметичные уплотнения (сальники, механические и гидростатические торцовые уплотнения) не могут обеспечить требуемую надежность. В частности, плавающие кольца используют в качестве внутренних уплотнений, доступ к которым для ревизии и ремонта затруднен, для герметизации криогенных жидкостей и жидкостей с высокой температурой, обладающих плохими смазывающими свойствами. В некоторых случаях уплотнения с полуподвижными кольцами являются наиболее доступным средством увеличения собственной частоты и уменьшения амплитуд вынужденных колебаний ротора.
При конструировании необходимо удовлетворять следующим основным требованиям:
1. Выполнять условия самоцентровки при допустимом относительном эксцентриситете.
2. Выполнять условие статической устойчивости относительно поворотов кольца вокруг его диаметра.
3. Выполнять условия динамической устойчивости.
4. Выполнять условие отсутствия динамических контактов кольца с валом.
5. Выбирать геометрическую форму радиального сечения кольца, обеспечивающую достаточную жесткость относительно силовых и температурных деформаций.
6. Подбирать конструкционные материалы, стойкие против задиров и эрозии.
Если проектируется уплотнение с полуподвижным кольцом, то вместо требования, указанного в первом пункте, следует добиваться минимально возможного превышения силы трения на торцовом стыке над максимальной центрирующей силой в кольцевом зазоре.
Рассмотрим существующие конструктивные решения, направленные на выполнение перечисленных требований. Для выполнения условия самоцентровки необходимо увеличивать центрирующую силу в кольцевом зазоре и уменьшать силу трения на торцовом стыке, т. е. уменьшать осевую
нагрузку кольца. Способы увеличения центрирующей силы (рис. 6.34) основываются на использовании гидростатических и гидродинамических эффектов в кольцевом дросселе. В первых четырех схемах уплотнений использован центрирующий эффект конфузорных каналов [9], обусловленный перестройкой эпюр давления по длине в различных радиальных сечениях при увеличении эксцентриситета (рис. 6.35, а, б). В последующих схемах (рис. 6.34, д, е) центрирующая сила увеличивается за счет повышения давления в камерах со стороны меньшего радиального зазора эксцентричной щели (рис. 6.35, в).
Гидродинамические (подшипниковые) эффекты в клиновых зазорах, образованных соответствующей расточкой кольца и самоустанавливающимися вкладышами, используются в последних вариантах (рис. 6.34, ж, з, и, к). На практике широко применяются различные комбинации гидростатического и гидродинамического способов центрирования плавающих колеи.
Рис. 6.34. Способы увеличения центрирующей силы 
Рис. 6.35. Эпюры давления в уплотнениях с различной формой зазоров: а — конфузор; б — ступенька; в — внутренние камеры (К)
Способы уменьшения осевой нагруженности (рис. 6.36) основаны на уменьшении коэффициента нагрузки (а — в), а также на использовании гидростатических эффектов в торцовом зазоре [2, 27] (г, 5). Последний вариант (рис. 6.36, д) представляет собой уплотнение с саморегулируемыми торцовыми зазорами, работающее .по принципу гидростатических упорных подшипников с взаимно обратным торцовым дросселированием: если кольцо смещено влево, давление в камерах К повышается и зазор в основном торцовом стыке увеличивается, а в тыльном уменьшается. Процесс стабилизируется, когда давление р над кольцом и давление в камерах К принимают значения, при которых осевые силы давления, действующие на кольцо, оказываются уравновешенными.
Рис. 6.36. Способы уменьшения осевой нагрузки
Для одновременного увеличения центрирующей силы и осевой разгрузки кольца можно использовать [28, 29] импульсную подпитку гидростатических камер на цилиндрической и торцовой поверхностях кольца (рис. 6.37). Камеры на торцовой контактной поверхности не только разгружают стык, но и создают восстанавливающий момент, препятствующий перекосу кольца.
Рис. 6.37. Плавающее кольцо с импульсной подпиткой гидростатических камер
Читайте также: Kia sorento сайлентблок заднего редуктора
Повышению статической устойчивости относительно поворотов кольца способствуют осевое поджатие и радиальная упругая подвеска кольца (рис. 6.38, а, б). Радиальная подвеска может осуществляться разрезанными по образующей упругими гильзами, расположенными в продольных пазах на внешней поверхности кольца (рис. 6.38, в). В качестве упругого элемента можно использовать резиновое кольцо (рис. 6.38, г). Гидростатический восстанавливающий момент создается на тыльном (рис. 6.38, д) торцовом дросселе 1. Этот момент пропорционален перепаду давления ∆pт= р1—р. Для создания этого перепада необходимо пропускать часть уплотняемой жидкости через периферийную полость 2 и дополнительный дроссель 3, увеличивая тем самым суммарные протечки. Восстанавливающий момент γ5 пропорционален квадрату среднего радиуса и ширины торцового дросселя, так что эти параметры целесообразно увеличивать. Один из вариантов (рис. 6.38, е) механического способа стабилизации [30] содержит промежуточный поршень, возможность перекосов которого сведена к минимуму. Усилие упругих элементов 3 через поршень 1 и жесткие шарики или штифты 2 передается на кольцо, препятствуя раскрытию торцового стыка и в то же время не ограничивая радиальные перемещения кольца.
Рис. 6.38. Способы обеспечения статической устойчивости плавающих колец
Динамическая устойчивость плавающих колец обеспечивается главным образом путем увеличения радиальной (а5) и угловой (β50) гидростатической жесткости и коэффициентов демпфирования α20, β2. В уплотнениях рис. 6.36, б, в добавочное демпфирование возникает в дополнительных цилиндрических зазорах; в уплотнениях рис. 6.38, г, д демпфирующий эффект увеличивают резиновое кольцо и тыльный торцовый дроссель соответственно. Наиболее эффективным способом стабилизации радиальных колебаний являются самоустанавливающиеся вкладыши (рис. 6.34, э), которые обладают большой центрирующей способностью и демпфированием. Однако кольца с вкладышами требуют дополнительных мер, обеспечивающих угловую устойчивость. Примером может служить уплотнение, показанное на рис. 6.39 [31], в котором тыльная торцовая поверхность опирается на резиновое кольцо 2, создающее восстанавливающий момент. Особенность уплотнения в том, что вкладыши 3 располагаются на сепараторе 1, жестко связанном с корпусом. При этом сила трения между валом и вкладышами воспринимается сепаратором, а на плавающее кольцо 4 передается лишь радиальная центрирующая сила, поэтому не требуется дополнительного стопорения кольца в окружном направлении.
Рис. 6.39. Уплотнение с самоустанавливающимися колодками
Широкие возможности для оптимизации расходных и динамических характеристик связаны с применением деформируемых плавающих колец. Соответствующим подбором геометрии радиального сечения кольца (рис. 6.40) можно добиться, чтобы в результате деформаций под действием уплотняемого перепада давления дросселирующие зазоры приобретали такую форму, при которой увеличивается гидростатическая жесткость и в то же время уменьшается расход [32]. Такие кольца позволяют стабилизировать протечки за счет уменьшения приведенного зазора из-за деформаций, а также обеспечивают динамическую устойчивость в широком диапазоне перепадов давления уплотняемой жидкости. Для правильного выбора геометрической формы кольца необходимо решение задачи гидроупругости, так как равновесная форма дросселирующих зазоров деформированного кольца определяется формой эпюр давления, которые, в свою очередь, зависят от формы зазоров.
Рис. 6.40. Деформируемое плавающее кольцо
В качестве примера на рис. 6.41 показаны расходные характеристики деформируемых и жестких колец с одинаковыми длинами и исходными радиальными зазорами.
Рис. 6.41. Расходные характеристики деформируемых колец:
1 — жесткое кольцо; 2 — деформируемое кольцо
В насосах первого контура АЭС, в которых внешние неконтролируемые протечки теплоносителя не допускаются, применяются уплотнения с гидрозатвором (рис. 6.12). Наружные кольца 7 ограничивают внешние не-
контролируемые протечки запирающей воды, подводимой в камеру А\ внутренние кольца 5, 6 ограничивают протечки перекачиваемой воды в камеру гидропяты и далее в деаэратор. Особенностью таких уплотнений является то, что кольца работают в разных условиях как по температуре, так и по дросселируемому перепаду давления.
Читайте также: Как регулировать газовый редуктор в автомобиле
Если допускается попадание запирающей жидкости в перекачиваемую среду, то применяют уплотнения без смесительной камеры (рис. 6.42). Внешние протечки запирающей жидкости, подводимой под давлением, несколько превышающим давление в насосе, ограничиваются кольцом 1, протечки в полость насоса — внутренним кольцом 2, торцовый стык которого уплотняется резиновым кольцом 3, которое служит также для подавления угловых колебаний. Особенностью такого уплотнения является то [33], что самоустанавливающиеся вкладыши 4 одновременно обеспечивают центровку относительно вала как внешнего 1, так и внутреннего 2 кольца.
Рис. 6.42. Плавающее уплотнение с гидрозатвором без смесительной камеры
В уплотнениях с гидрозатвором давление запирающей жидкости на 0,1—0,2 МПа должно превышать давление в полости насоса. В результате на внутренних кольцах дросселируется малый перепад давления и при высокой частоте вращения вала они могут терять динамическую устойчивость, поэтому нужно принимать специальные меры для стабилизации этих колец. При отказе регулятора перепада давления знак перепада на внутренних кольцах может измениться. Для таких аварийных ситуаций необходимо, чтобы уплотнение хотя бы временно могло воспринимать обратный перепад давления. На внешних кольцах дросселируется полное давление запирающей жидкости, поэтому они оказываются сильно нагруженными и теряют радиальную подвижность. На рис. 6.9 показан узел комбинированного концевого уплотнения ротора ГЦН, в котором плавающие кольца 4 использованы в качестве внутреннего уплотнения, ограничивающего расход запирающей воды.
Выбор основных геометрических параметров уплотнений с плавающими кольцами зависит от условий их работы и от предъявляемых к ним требований. Ориентировочно радиальный зазор и длину цилиндрического дросселя принимают в пределах h0/r= (1÷2)· 10-3, l/r = 0,2÷0,5, ширину торцового пояска lc = 2÷5 мм. Шероховатость торцовых уплотняющих поверхностей 0,08—0,63 мкм, а отклонение от плоскостности 0,3—0,6 мкм. Материалы кольца, защитной втулки вала и диафрагмы должны быть стойкими против эрозии и коррозии, обладать хорошими антифрикционными свойствами. Во избежание электромеханического износа материалы торцового стыка должны иметь близкие по значению относительные электродные потенциалы. При уплотнении горячих сред необходимо выбирать материалы с учетом их температурных коэффициентов линейного расширения.
Видео:(специфичный контент) Плавающие уплотнения бортового редуктора от Komatsu PC-200 на Твэкс ЕТ-16.Скачать
Уплотнения с плавающими кольцами
Видео:Доукон — плавающие уплотнения для бортовых редукторовСкачать
Принцип работы и задачи расчета
В последнее время в насосах для тепловой и атомной энергетики все шире применяются уплотнения с плавающими кольцами. В некоторых случаях, особенно для уплотнения внутренних полостей высокооборотных машин, они являются наиболее целесообразной альтернативой обычным щелевым уплотнениям. Широкое распространение этих уплотнений объясняется сравнительно простой конструкцией и возможностью при соответствующей доводке обеспечить требуемую надежность и герметичность. В более сложных уплотнительных системах плавающие кольца используются в качестве внутренних уплотнений, разделяющих полости с рабочей и буферной (запирающей) жидкостями.
Уплотнение с плавающими кольцами показано на рис. 6.24. В корпусе 1 расположены неподвижные втулки 2, к которым прилегают кольца 3, установленные на валу с малым радиальным зазором h0. Кольца имеют свободу радиальных перемещений, а их вращение предотвращается штифтами 4. Давлением уплотняемой жидкости р1 кольца прижаты к неподвижным втулкам. Предварительный контакт обеспечивается пружинами 5. При этом торцовые уплотняющие поверхности работают без относительного вращения. Радиальный зазор между кольцом и валом выполняет роль самоцентрирующегося щелевого уплотнения.
Рис. 6.24. Схема уплотнения с плавающими кольцами
Как видно, уплотнения с плавающими кольцами представляют совокупность торцового и щелевого уплотнений, работающих в облегченных условиях: способность плавающего кольца центрироваться относительно вращающегося вала благодаря гидродинамическим силам в кольцевой щели позволяет уменьшать радиальные зазоры и тем самым значительно снижать протечки, не опасаясь быстрого механического износа. А так как плавающее кольцо не вращается, то резко уменьшаются потери мощности на трение на торцовых контактных поверхностях и снимается проблема их охлаждения, наиболее трудная при конструировании обычных механических торцовых уплотнений.
Читайте также: 5 литровый газовый баллон редуктор
Из принципа работы уплотнений ясно, что их преимущества реализуются прежде всего в том случае, когда выполняется условие самоцентровки, т. е. когда максимальная центрирующая сила в кольцевом зазоре превышает силу трения на контактной торцовой поверхности. Однако если это условие и не выполняется, под действием соударений с валом кольца легко занимают нейтральное положение и обеспечивают бесконтактную работу. Для этого достаточно, чтобы амплитуда колебаний вала не превышала радиальный зазор. Ниже будет показано, что в некоторых случаях использование таких неплавающих колец более целесообразно, если только в процессе проектирования учитывать особенности их работы. Эти уплотнения занимают промежуточное положение между щелевыми и уплотнениями с плавающими кольцами и заслуживают право на жизнь. За неимением более подходящего определения, будем называть их в дальнейшем уплотнениями с полуподвижными кольцами в отличие от плавающих колец, самоцентровка которых обеспечивается радиальными силами слоя жидкости в цилиндрическом дросселе.
Плавающие кольца связаны с вращающимся и колеблющимся ротором сложной системой гидродинамических сил и моментов, возникающих в дросселирующем зазоре, а с корпусом машины — силой трения и в некоторых случаях дополнительными упругодемпфирующими связями. Таким образом, кольцо представляет собой колебательную систему с пятью степенями свободы: кольцо может совершать радиальные и угловые колебания относительно неподвижных осей х, у и осевые колебания вдоль оси z (рис. 6.25). К кольцу через слой уплотняемой жидкости в кольцевом зазоре приложено кинематическое возбуждение со стороны вала; е1, е2 — смещение центров вала и кольца относительно начала неподвижной системы координат хОу; е — смещение центра кольца относительно центра вала; О1 и 02— центры вала и кольца в сечении z = 1/2. Ось Оη подвижной системы координат £ Оη параллельна линии центров О1О2.
На рис. 6.25, в показаны углы перекоса осей вала и кольца и их составляющие относительно осей х и у. Для крупных насосов масса колец значительно меньше массы ротора, и обратным влиянием колец на динамику ротора можно пренебречь. Осевые смещения центра масс кольца учитывать не будем, так как кольцо прижато к корпусу уплотняемым давлением, а углы поворота и малы. Надежность уплотнений с плавающими кольцами будет обеспечена, если амплитуды вынужденных колебаний колец относительно вала не превышают радиального зазора, т. е. исключается контакт между кольцом и ротором. В связи с этим при проектировании уплотнений кроме проверки статических условий самоцентровки и условий, при которых не раскрывается торцовый стык, необходимо определять собственные частоты и амплитуды колебаний колец, а также исследовать их динамическую устойчивость.
Рис. 6.25. Кольцевой дросселирующий зазор:
а — поперечное сечение; б — продольное сечение; в — углы перекоса осей вала и кольца и их составляющие
При статическом и динамическом расчетах плавающих уплотнений используем полученные выше гидродинамические силы (6.37) и (6.38) в кольцевых дросселях, дополнив их гидродинамическими моментами, возникающими в кольцевых и торцовых зазорах.
- Свежие записи
- Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
- Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
- Какие моторы бывают у стиральных машин
- Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
- Как снять стопорную шайбу с вала
🎥 Видео
Замена уплотнительных колец бортового редуктораСкачать
Уплотнение для бортового редуктора нового поколения! ⚡️Скачать
неисправность углекислотного редуктора.Скачать
Редуктор. Устройство. Конструкция. Виды и типы редукторовСкачать
213-4737, 2134737 уплотнение плавающее (дуокон)Скачать
Плавающее уплотнение Hitachi, KomatsuСкачать
уплотнение бортового редуктора, 4092483 даукон , Hitachi EX60UR, EX75UR тел для связи 89527441890Скачать
Вот что бывает когда вовремя не менять плавающее уплотнение на бульдозере Коматsy D63E-12.Скачать
Сальник Даукон плавающее уплотнение редуктора хода экскаватора , подберем на любую модель 9527441890Скачать
поломка бортового редуктора хода по причине выхода из строя плавающего уплотнения мини экскаватораСкачать
Принцип работы редуктора. Виды редукторов. Курсовая.Скачать
плавающее уплотнение разных диаметров, для мини экскаваторов 952-744-18-90Скачать
когда без спроса трогают твой мотоцикл🤪 #мотоТаня she touching your bike without asking #motoTanyaСкачать
Работа и устройство бортовой передачи гусеничного экскаватора . Планетарный редуктор .Скачать
Ремонт углекислотного редуктораСкачать
Газосварка . Апгрейд ацетиленового редуктора Лайфхак. Gas welding. Acetylene reducer upgradeСкачать
Как не попасть на ремонте? ГБО 4 поколения Редуктор Томасетто АТ 09 tomasetto at09Скачать
Какой редуктор лучше?Скачать
