/
Text
Б. И. СОРОКИН, А. II. СОКОЛОВ
УПЛОТНИТЕЛЬНЫЕ
УСТРОЙСТВА
ГОРНЫХ МАШИН
И КОМПЛЕКСОВ
ИЗДАТЕЛЬСТВО «НЕДРА»
Москва 1969
УДК 622.333 : 621.762
Уплотнительные устройства горных машин и комплексов.
Сорокин Б. И., Соколов А. Н. Изд-во «Недра», 1969, стр. 128.
Приведены описания конструкций уплотнительных устрой-
ств валов, штоков, поршней гидравлических механизмов
горных машин и комплексов, работающих в подземных
условиях угольных шахт. Рассматриваются лабиринтные,
кольцевые, манжетные, торцовые, а также состоящие из
них комбинированные уплотнения, эксплуатируемые в усло-
виях длительной их работы в напряженном режиме.
Книга предназначена для монтажников, работников
заводов и шахт, а также может быть рекомендована инже-
нерно-техническим работникам проектных, конструкторских
и научно-исследовательских институтов, разрабатывающих
конструкции гидравлического оборудования горных машин
и комплексов.
Таблиц 43, иллюстраций 90, библиография — 17 названий.
3—7—3
209—69
ПРЕДИСЛОВИЕ
Директивами XXIII съезда КПСС по пятилетнему плану раз-
вития народного хозяйства СССР на 1966—1970 гг. предусматри-
вается увеличение добычи угля, особенно для коксования.
Выполнение этой задачи осуществляется в первую очередь
за счет непрерывного совершенствования технологии и способов
добычи угля.
Основой технического прогресса в угольной промышленности
является комплексная механизация и автоматизация процессов
добычи угля.
В угольной промышленности все более широкое применение
получают машины и оборудование с гидравлическим приводом.
Применение гидропривода упрощает решение инженерных
задач, в частности позволяет успешнее решать вопросы автомати-
зации производственных процессов и осуществлять компоновку
машин в меньших размерах и с меньшим весом, что важно в под-
земных условиях.
Падежная работа гидрофицированных машин в значительной
степени зависит от уплотнительных устройств, герметизирующих
сопрягаемые поверхности. Нарушение герметичности даже одного
элемента соединения может расстроить работу всей гидравличе-
ской системы. Наиболее высокие требования предъявляются
к уплотнениям, устанавливаемым в гидравлических стойках
крепей, в которых незначительная потеря герметичности влечет
за собой неработоспособность стойки.
Большую работу по созданию прогрессивных уплотнительных
устройств горных машин проделал Гипроуглемаш. Отдельные
данные по уплотнениям, разработанные институтом, были при-
няты за основу не только для горного машиностроения, но и для
всех отраслей машиностроения (нормаль на манжеты уменьшен-
ного сечения для гидравлических устройств — МН 5334—64,
3
нормали на манжеты резиновые с пружиной и для уплотнения
валов — МН 5308—64—МН 5310—64).
Определенных успехов в улучшении уплотнительных устройств
(кольцевые и другие уплотнения) и отработки технологии их
изготовления добился ВНИИПТуглсмаш.
В книге приведены обобщенные данные по уплотнительным
устройствам, получившим широкое применение в горном машино-
строении, отражены также современные зарубежные конструкции
уплотнительных устройств. Данные, приведенные в книге, позво-
лят конструкторам и эксплуатационникам более правильно решать
вопросы выбора и установки уплотнений в каждом конкретном
•случае.
ГЛАВА I
ОСНОВНЫЕ УПЛОТНИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА,
ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ГОРНЫХ МАШИНАХ
Устройство, обеспечивающее необходимую степень герметич-
ности сопрягаемых неподвижных или перемещающихся деталей,
называют уплотнением.
Уплотнение зазора между сопрягаемыми поверхностями дета-
лей достигается с помощью какого-либо эластичного материала,
располагаемого между ними, или созданием между поверхностями
минимального зазора.
Эффективность действия любого уплотняющего устройства
характеризуется степенью создаваемой им герметичности, опре-
деляемой объемным количеством жидкости, протекающей через
уплотнение в единицу времени при определенных условиях.
Уплотнение считается герметичным, если после длительного пре-
бывания (для неподвижного соединения) или после значительного
числа перемещений (для подвижного соединения) утечка жидкости
визуально не обнаруживается, а перепад давлений, удерживаемый
уплотнением, в течение заданного времени не меняется.
Основным фактором, влияющим на выбор принципа действия
и конструкции уплотняющего устройства, является характер
относительного перемещения деталей уплотняемого узла.
Наиболее просто осуществить уплотнение неподвижных соеди-
нений, сложнее выполнить его при возвратно-поступательном
или вращательном движении сопрягаемых поверхностей.
Значительные трудности в выполнении надежно действующих
уплотнительных устройств возникают при высоких давлениях
рабочей жидкости, больших скоростях движения (вращения),
наличии загрязненности и влажности окружающей среды.
Известно большое количество конструктивных разновидностей
уплотнительных устройств, вызванных разнообразием условий
применения.
Применяемые в машиностроении уплотнения подразделяются
на две основные группы.
1. Устройства, уплотняющие гидравлические узлы, работа-
ющие при давлении рабочей жидкости (гидравлические домкраты,
। идравлические стойки механизированных крепей и т. п.).
О
Уплотняемые соединения в этом случае могут иметь возвратно-
поступательное движение, быть неподвижными или же иметь вра-
щательное (поворотное) движение.
2. Уплотнения, предназначенные для удержания смазки и для
защиты механизмов от проникновения извне загрязнений в виде
абразивных частиц, пыли и т. п. (выходные валы редукторов,
электродвигателей, стыки корпусов редукторов).
В гидравлических узлах горных машин подвижные уплотнения
могут работать при давлениях рабочей жидкости, достигающих
320 кПсм? и скоростях до 0,5 м/сек. Такие условия возможны
в гидравлических домкратах различного применения. Давления
рабочей жидкости, достигающие 630 кГ/см2 и выше, возникают
в гидравлических стойках крепей, где скорость перемещения
уплотняемых деталей не превышает 0,05 см/сек.
Уплотнения неподвижных соединений гидравлических
устройств тоже эксплуатируются при высоких давлениях рабочей
жидкости.
К оборудованию, применяемому в подземных выработках,
в связи со специфическими условиями предъявляются требования
минимальной металлоемкости и веса. При высоких давлениях
рабочей жидкости и уменьшенных толщинах труб силовых гидра-
влических цилиндров возникает необходимость применения уплот-
нений с наименьшими размерами сечений.
Уплотняющие устройства для вращающихся соединений можно
разделить на:
а) контактные, в которых уплотнение осуществляется путем
контакта между неподвижным уплотняющим элементом и валом;
б) лабиринтные, имеющие между вращающимися и неподвиж-
ными элементами уплотнения узкий зазор ступенчатой формы,
заполненный консистентной смазкой;
в) комбинированные, или комплектные, состоящие из несколь-
ких элементов различных уплотнений, обеспечивающих необходи-
мую герметичность в течение длительного срока работы в условиях
повышенной запыленности и влажности внешней среды.
Наибольшие трудности при конструировании уплотнительных
устройств выходных валов забойных машин представляет защита
от проникновения извне абразивных частиц угольной и породной
пыли. Такие частицы вызывают ускоренный износ самих уплотне-
ний, приводящий к потере герметичности и утечке смазки.
Наиболее распространенные уплотнения валов — резиновые
армированные манжеты — допускают наличие гидростатического
давления до 0,5 кПсм'2', поэтому в корпусах редукторов для огра-
ничения повышения давления при нагреве должны применяться
воздушные фильтры. При необходимости применения манжет для
давлений, превышающих 0,5 кПсм2, опытная конструкция должна
проверяться.
Уплотнения образуют в герметизируемой зоне искусственное
препятствие, предотвращающее утечку масла из внутренней
6
полости редуктора наружу и попаданию в него посторонних
частиц.
При использовании контактных уплотнений герметизация
достигается при помощи трущихся, т. е. изнашиваемых элементов,
не подвергаемых какой-либо регулировке. В связи с этим при
износе уплотняющий элемент заменяется.
При выборе типа и конструкции уплотнения необходимо учиты-
вать многочисленные факторы, определяющие в заданных эксплуа-
тационных условиях надежность и долговечность уплотнения.
Наиболее значительными факторами, влияющими на эти показа-
тели в уплотнениях вращающихся соединений, являются вид
смазки (консистентная, жидкая) и ее температура.
При выборе типа уплотнения для узлов, работающих на ж ид it ой
смазке, большое значение имеет перепад давления между полостью
в корпусе редуктора и окружающей средой. Перепад давления
возникает в редукторе при его нагреве, а также вследствие гидро-
статического давления масляного столба при подаче смазки само-
теком из сосуда, расположенного выше корпуса редуктора, или
при принудительной циркуляционной смазке.
При значениях перепада давления АР = 0,5 кПсм2 для контакт-
ных уплотнений не требуются специальные устройства. При пере-
паде' давления АР — 0,5 ч- 8 кПсм2 применяется контактное манжет-
ное уплотнение с конусным упором, предохраняющим манжету
от выворачивания; при АР }> 8 кПсм2 применяются сложные
комбинированные уплотняющие устройства.
При давлении жидкости, действующем на манжету, превыша-
ющем 0,5 кПсм", допустимая окружная скорость должна быть
снижена, а работоспособность и нагрев уплотнения проверены
испытанием.
ГЛАВА II
УПЛОТНЕНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ УЗЛОВ
1. Условия работы уплотнений и требования,
предъявляемые к ним
В настоящее время как в СССР, так и за рубежом в комплексах
и машинах, работающих в стесненных подземных условиях, при
применении гидравлических устройств создаются высокие давле-
ния с помощью рабочих жидкостей.
Уплотнение должно поддерживать давление с весьма неболь-
шими отклонениями. Для достижения устойчивого производствен-
ного процесса перепад давления ДР между верхним и нижним
пределами должен быть минимальным.
Приемлемая характеристика колебания давления в гидростой-
ках изображена на рис. 1, причем на схеме а показано оптималь-
ное значение колебания давления ДР, а на схеме б идеальное коле-
бание давления.
Уплотнения должны надежно герметизировать соединения,
так как, помимо нарушения работоспособности оборудования
при потере герметичности, утечка рабочей жидкости, особенно
горючей, опасна для обслуживающего персонала и самого обо-
рудования.
Создание герметичности между двумя гладкими поверхностями
в принципе возможно и без установки уплотнений — притиркой
одного элемента конструкции к другому. Однако в этом случае
надежная герметичность может быть только при незначительном
износе элементов, что обусловливает весьма высокую точность
изготовления.
Выполнить эти требования для машин, работающих в подзем-
ных условиях, не всегда представляется возможным. Поэтому
герметичность между подвижными деталями, устанавливаемыми
с необходимым зазором между ними, достигается уплотняющими
элементами.
Наиболее тяжелые условия работы уплотнений в гидравличе-
ских стойках. После предварительного распора предельно раздви-
нутой секции стойка почти полностью выбирает конструктивный
8
\ гол наклона в сторону выработанного пространства и в таком
положении нагружается горным давлением.
Вследствие горного давления уплотняющие манжеты выдвиж-
ной части стойки скользят по неподвижному ее корпусу и при
максимальном противодействии жидкости работают в напряжен-
ном режиме, в результате чего происходит и повышенный износ.
Улучшение условий скольжения и уменьшение потерь, вызы-
||.1сми\ трением скольжения, достигается при наличии масляной
n.iciiKii на рабочих поверхностях стойки. Уплотняющее действие
i.o'i.кно быть достаточно велико для поддержания герметичности
и сохранения масляных пленок па рабочих поверхностях.
Вепи чина просадки 5, мм
Рпс. 1. Колебания давления при применении гидро-
стойки
Известны различные виды гидравлических узлов высокого
||||1л<-ния в механизмах поворота и подъема выемочных и погру-
К1Ч1И.1 к машин, механизмах гидравлических крепей и т. д. В боль-
iiiiiiK гне случаев гидравлические узлы высокого давления выпол-
ни юг< я в виде стоек механизированных крепей, индивидуальных
। и ipaн.п ических стоек, гидродомкратов для передвижки крепей,
конвейеров и других механизмов.
Ии работу гидравлических узлов и уплотнений в подземных
>|.||п||><1тках температура не оказывает существенного воздействия,
п<|<-.польку опа в основном постоянна.
< Низко влияние химических и наиболее значимых механиче-
ских факторов на работу этих узлов велико.
При превышении допустимой нагрузки на гидравлический
\ к । пли эксцентричном приложении усилия, в материале корпуса
• । кш и могут возникать напряжения, превосходящие допустимые,
9
что влечет за собой упругие и остаточные деформации цилиндра
стойки и увеличение начальных зазоров в соединении поршень-
цилиндр.
Под действием высоких давлений рабочей жидкости уплотне-
ние, выполненное из резины, склонно затягиваться в зазор между
уплотняемыми поверхностями, превышающий величины 0,1 —
0,15 мм. При этом наблюдается разрушение резиновой мапжеты
и потеря герметичности уплотнения.
Уплотнения стоек работают во влажной и пыльной среде,
к тому же на выдвижной части стойки имеются остатки рабочей
жидкости (масляная пленка). Оседающая на стойке пыль образует
корку, нарушающую, а иногда и полностью деформирующую
уплотнение при опускании выдвижной части стойки. Установка
«чистильщиков» только частично предохраняет уплотнения от
проникновения в них пыли.
Влажная среда, а также некоторые виды применяемой рабочей
жидкости оказывают и химическое воздействие на уплотнение,
так как агрессивные реагенты разъедают уплотнения и изменяют
свойства уплотняющих материалов.
В результате действия на уплотнения химических и механиче-
ских факторов, а также нарушения правил эксплуатации наблю-
дается повышенный износ уплотнений гидравлических узлов,
работающих в подземных условиях.
В связи с этим к уплотнениям, а также к сопрягаемым с ними
рабочим поверхностям гидростоек предъявляются повышенные
требования в отношении их конструкций и качества применяемых
материалов.
Однако выполнить все требования, частично противоречащие
ДРУГ другу, не представляется возможным. Так, например, обеспе-
чение герметичности гидравлического узла является одной из
основных задач уплотнения; при этом целесообразно оставлять
па рабочей поверхности масляную пленку. Но выдвижная часть
стойки может оставаться в выдвинутом положении в течение
нескольких часов. В связи с образованием корки на этой части
стойки происходит разрушение масляной пленки, поэтому выдвиж-
ная часть нередко опускается без наличия пленки; в результате
повышенного трения происходит задир уплотнения.
Противоречивые требования возникают и при выборе материала
уплотнений.
Для обеспечения герметичности при наличии микронеровностеп
уплотняемых поверхностей и загрязненной рабочей жидкости
материал уплотнения должен быть мягким и эластичным. Однако,
такой материал весьма склонен к затягиванию в зазор между
уплотняемыми поверхностями. Для решения задачи возникает
необходимость применения сложного комплектного уплотнения,
состоящего из двух различных материалов — резиновой мапжеты
в сочетании с защитным кольцом из твердого полимерного мате-
риала.
10
Существенным фактором, влияющим на работу уплотнения,
являются свойства рабочей жидкости.
В гидравлических системах крепей в качестве рабочей жидкости
расходуется много дорогостоящих минеральных масел, поэтому
с целью экопомии, а также для достижения пожарной безопас-
ности в этих системах начато применение эмульсий с относитель-
ным содержанием, в зависимости от типа, присадки к воде от 0,5
до 5%.
Рабочие жидкости (эмульсии), приближающиеся по вязкости
к воде, положительно влияют на работу клапанов, ввиду меныпего
разброса давления. Однако маловязкие жидкости затрудняют
получение требуемой герметичности уплотнений. Для достижения
высокой герметичности предъявляются повышенные требования
к качеству обработки сопрягаемых с уплотнением поверхностей.
Гак, необходима высокая точность обработки уплотняемых по-
перхпостей, соответствующая классам V9—V10. При этом реша-
ющую роль играет способ обработки. Наиболее целесообразна
окончательная обработка цилиндров роликовой раскаткой и што-
ков — роликовой обкаткой.
Для защиты поверхностей штоков от химического воздействия
агрессивных жидкостей необходимо предусматривать антикорро-
зионные покрытия.
На герметичности и сроке службы уплотнений отрица-
тельно сказывается загрязненная рабочая жидкость, поэтому
в гидравлических системах нужно применять средства ее
очистки — пластинчатые, магнитные, сетчатые и другие фильтры.
Для защиты от проникновения в гидравлические цилиндры
абразивов необходимо использовать так называемые чистильщики
штоков.
На рис. 2 изображена гидравлическая стойка двойной раз-
днижности. Манжеты 7, 2, 3, 4 герметизируют подвижные соеди-
нения стойки и предотвращают перетекание рабочей жидкости
из полости высокого в полость низкого давления через зазор
между цилиндром и поршнем. Защита уплотнений от попадания
и них пыли, частиц породы осуществляется чистильщиками 5 и 6,
установленными над уплотнениями. Уплотняющие элементы 7 и 8
(кольца круглого сечения) герметизируют неподвижные детали
стойки.
Поскольку в изображенной стойке давление рабочей жидкости
действует в двух направлениях, манжеты 1 уплотняют ее подвиж-
ные соединения при давлении жидкости снизу, а манжеты 2
при давлении жидкости в обратном направлении.
Для повышения надежности и герметичности уплотнений
стойки применяют установку двух манжет. В зоне действия наи-
больших давлений устанавливают комплектные уплотнения, со-
стоящие из резиновых манжет и защитных разрезных колец из
тиердого полимерного материала.
И
Рис. 2. Гидравличе-
ская стойка двойной
раздиижностн
Формы применяемых уплотнений и компоновка их в гидро-
стойках весьма разнообразны и зависят от заданных условий
работы и других факторов.
2. Режим работы домкратов и стоек
Режимы работы домкратов и стоек гидрофицированных крепей
весьма различны. Поэтому примерные нормы работы уплотнитель-
ных устройств в отношении ресурсного пробега, герметичности,
работоспособности и других показателей принимаются раздельно
для домкратов и стоек.
Нормы работы манжет уменьшенного сечения по МН 5334—64,
получивших наибольшее распространение, приведены в табл. 1.
Таблица 1
Показатели Домкрат Гидро- стойка
Наибольшее давление рабочей жидкости, кГ/смЪ . . . 320 630
Наибольшая скорость движения, м/сек 0.5 0,05
Температурный интервал при длительной работе, °C От —45 До -}80 От —10 До 4-70
Ресурс пути, л Герметичность при движении (при продолжительности испытания 24 ч): 60 000 30 000
давление от 0 до 10 кГ/см" — 0,2 смЗ/ч
давление свыше 10 кГ/см% ............ — 0,1 смЗ/ч
Герметичность при неподвижном состоянии Утечки жидкости не допускаются
3. Трение в уплотнениях при возвратно-поступательном
движении
Трение необходимо учитывать во всех элементах уплотнитель-
ного устройства, оказывающих сопротивление перемещению под-
вижных частей.
Переменные напряжения, возникающие в уплотнительных
элементах от действия сил трения, определяют долговечность
уплотнений. Гидравлические узлы, имеющие уплотнения с повы-
шенным трением, быстро нагреваются (иногда в течение нескольких
л..ут) и могут быть использованы только для машин с ограни-
ченным числом непрерывных рабочих циклов или при пониженных
рабочих давлениях.
Усилие трения в манжетных уплотнениях зависит от давления
рабочей среды, коэффициента трения материала манжеты, вели-
..... контактной поверхности и определяется формулой
Т = pFp, кГ, (1)
где ц — коэффициент трения, зависящий от материала манжеты,
состояния уплотняемой поверхности, давления рабочей
жидкости, скорости движения и других факторов;
13
F — площадь поверхности манжеты, контактирующая с уплот-
няемой поверхностью и определяемая из уравнения
F = ndh, см2,
где d — диаметр цилиндра, см;
h — длина контактной поверхности манжеты, см;
Р — давление рабочей жидкости, кПсм2.
Рис. 3. Изменение значений силы трепия
в уплотнениях в зависимости от давления
рабочей жидкости:
1 — манжета по ГОСТ 6969—54; 2 — два кольца
круглого сечения по ГОСТ 9833—61; 3 — две мало-
габаритные манжеты и кольцо круглого сечения
Рис. 4. Зависимость коэффициента трения р
для манжет из полихлорвинила от давления
рабочей жидкости Р
Более правильно при определении усилий трения для каждого
типа уплотнений пользоваться данными, полученными опытным
путем.
Значения сил трения для различных уплотнений, замеренных
в условиях собранного гидравлического цилиндра с d = 70 мм
при небольших скоростях перемещения штоков, приведены на
рис. 3.
Мощность, необходимая на преодоление усилий трения,
N = \xFPv -- 1 -, кет, (2)
I О 1
где v — средняя скорость поршня при возвратно-поступательном
движении, м!сек.
14
Для манжет, изготовленных из резины и работающих в масле,
коэффициент трения р, для ориентировочных расчетов может быть
принят равным 0,020 0,025. Коэффициент трения резины по
стали после длительного покоя при трогании с места может дости-
гать больших значений (1,2 -ь 1,6). Сила трения при трогании
с места после длительного покоя увеличивается до пяти раз
по сравнению с силой трения при движении.
Для манжет из полихлорвинила коэффициент трения прини-
мается по графику (рис. 4). Сила трения полихлорвиниловых
манжет может быть определена по формуле
T = vF(P + q), кГ, (3)
где ц, F и Р — то же, что и в уравнении (1);
q — первоначальное контактное давление манжеты
за счет натяга, равное 5—10 кГ/слг2.
4. Уплотнения для подвижных соединений
Уплотнения подвижных соединений в основном осуществляются
манжетами. Для уплотнения подвижных соединений с небольшим
ходом поршня, например в золотниках и клапанах, применяют
кольца различной формы сечения.
Манжета при уплотнении цилиндра или штока устанавливается
и канавку с предварительным натягом. В начальный момент при-
жатие уплотняющих кромок манжеты обеспечивается упругостью
материала, в дальнейшем — давлением рабочей жидкости.
Манжетные уплотнения находят широкое применение в узлах
горных машин, индивидуальных гидравлических стойках и гидро-
фицированных крепях.
Конструктивное исполнение манжет гидравлических узлов
крепей и машин ограничивается данными ГОСТ 6969—54, машино-
строительной нормали МН 5334—64 и малогабаритными комплект-
ными уплотнениями конструкции Гипроуглемаша.
Манжеты уменьшенного сечения по МН 5334—64 являются
перспективными, так как при меньших размерах сечений обла-
дают повышенной прочностью, надежностью против выворачива-
ния, наличием разработанной системы защиты от затягивания
резины в зазор в виде разрезных защитных колец и другими преи-
муществами. Благодаря наличию защитных колец возможно
дальнейшее уменьшение размеров сечений уплотнений.
Манжеты выполняются из высокоизносостойких резин, в состав
которых входит полихлорвиниловый пластикат, положительно
влияющий на рабочие свойства материала.
Регламентируемые ГОСТом 6969—54 и МН 5334—64 резино-
вые манжеты являются однородными по материалу и не содержат
упрочняющих тканевых элементов.
15
Манжеты по ГОСТ 6969—54
Эти манжеты предназначены для давления до 320 кГ1см2,
температурный интервал их применения от +80 до —35° С. Они
монтируются при осевой сборке с мапжетодержателями, а при
радиальной сборке без них.
Манжетодержатели способствуют сохранению формы манжеты
при монтаже и предотвращают возможность подворачивания
уплотнительных кромок манжеты. Манжетодержатель 1 (рис. 5, а)
непосредственно контактирует с манжетой 2. Регулирование сте-
пени затяжки манжеты осуществляется регулировочными про-
кладками 3.
Рис. 5. Конструкции манжетодержателей
Манжетодержатель (рис. 5, б) выполнен в виде тарелки 7,
концевая поверхность которой установлена на некотором расстоя-
нии а от манжеты. Регулирование зазора а осуществляется при
помощи прокладок с затяжкой их болтом 2.
При установке уплотнения с защитным кольцом и манжето-
держателем давление рабочей жидкости можно увеличить до
500 кПсм2. Конструкция такого уплотнения, герметизирующего
шток, состоит (рис. 6, а) из манжетодержателя 7, манжеты 2
и защитного кольца 3, уплотнение используется при односторон-
нем давлении рабочей жидкости. С целью предотвращения повре-
ждения манжеты концевая часть манжетодержателя устанавли-
вается с зазором 0,5—1 лш.
Аналогичное уплотнение только без защитного кольца исполь-
зуется и для герметизации детали при двустороннем давлении
рабочей жидкости (рис. 6, б).
Поршни, штоки гидравлических стоек и домкратов в горном
машиностроении уплотняются манжетами по ГОСТ 6969—54
преимущественно без применения манжетодержателей. Это позво-
ляет значительно сократить размер поршня в осевом направлении
и упрощает его сборку.
16
На рис. 7 приведена гидравлическая стойка крепи ОМКТ,
рассчитанная на максимальную нагрузку 90 Т, рабочее давление
жидкости 200 кГ/см2 и максимальное давление жидкости в поршне-
вой полости 450 кПсм2.
Рис. 6. Уплотнение с машкетодсржателем
Уплотнительные устройства стойки состоят из манжет 7,
уплотняющих шток 2, и манжет 3, уплотняющих поршень 4.
Все манжеты приняты по ГОСТ 6969—54. Для защиты манжет
от попадания пыли и грязи перед ними установлены чистильщики
•7, изготовленные из маслостойкой резины.
Рис. 7. Уплотнительное устройство гидравлической стойки крепи ОМКТ
Конструктивное исполнение уплотнительных устройств стойки,
представленное на рис. 7, не может служить примером для вновь
проектируемых узлов и лишь отражает условия применения
манжет по указанному ГОСТу в ранее применявшихся кон-
струкциях.
Диапазон ряда манжет находится в пределах от 6 X 14 до
300 X 340 мм. Резина, применяемая для изготовления манжет
2 Заказ 628
17
по ГОСТ 6969—54, характеризуется следующими физико-механи-
ческими свойствами:
Твердость по ТМ-2 . . .
Сопротивление разрыву .
Относительное удлинение
Остаточное удлинение . .
80—90 условных единиц
Не менее 80 кГ/см2
Не менее 100%
Не более 10%
Ввиду отсутствия в ГОСТе 6969—54 рекомендаций по обяза-
тельному применению манжетодержателей, в большинстве слуг
чаев рассматриваемые манжеты применяются без них. Вследствие
этого на практике наблюдаются случаи местного выворачивания
манжет и потеря герметичности уплотнения.
Манжеты ГОСТ 6969—54 не имеют разработанной системы
защиты от затягивания материала резины в зазор, поэтому при
давлениях свыше 100 кПсм\ при диаметральных зазорах между
уплотняемыми поверхностями, превышающими 0,15 мм, возни-
кают повреждения манжет от затягивания резины в зазоры.
Большие сечения манжет при установке их в цилиндр вызы-
вают увеличение веса узлов гидравлических устройств.
Манжеты ГОСТ 6969—54 изготовляются из резины с физико-
химическими показателями, не обеспечивающими требуемой изно-
состойкости и герметичности, что влечет частую замену манжет
в процессе эксплуатации установки.
Манжеты уменьшенного сечения
Такие факторы, как компактность, вес, прочность, надежность,
и др., приобретают особое значение для массовых элементов
гидрофицированной крепи — гидравлических стоек.
Гидравлическая стойка, выполняемая в виде телескопического
устройства с целью использования ее в условиях переменных мощ-
ностей угольных пластов, должна надежно работать при давле-
ниях рабочей жидкости до 600 700 кПсм2. Для снижения метал-
лоемкости гидрофицированных крепей цилиндрические элементы
стоек выполняются из тонкостенных труб повышенной проч-
ности.
Для уплотнения гидравлических стоек и домкратов широко
применяют манжеты уменьшенного сечения по нормали машино-
строения МН 5334—64, разработанной Гипроуглемашем совместно
с Научно-исследовательским институтом резиновой промышлен-
ности (НИИРП). Эти манжеты более прогрессивны по сравнению
с манжетами ГОСТ 6969—54.
На рис. 8 приведены поперечные сечения манжет: 1 — ГОСТ
6969—54, 2 — МН 5334—64 и 3 — малогабаритной, применяемых
для уплотнения одного и того же диаметра штока гидравлической
стойки.
Как видно из рисунка, при переходе от манжет по ГОСТ
6969—54 к манжетам уменьшенного сечения и малогабаритным
резко уменьшаются их радиальные размеры; в то же время допус-
18
каемые на них давления рабочей жидкости возрастают. Соответ-
ственно уменьшаются поперечные сечения стенок цилиндров.
В табл. 2 приведены сравнительные размеры манжет по ГОСТ
6969—54, МН 5334—64 и малогабаритных.
Таблица 2
Манжета Высота манжеты, лж
но гост 6969—54 по МН 5334—64 малогаба- ритная по ГОСТ 6969—54 по МН 5334—64 малогаба- ритная
60x80 60x75 60x70 9
80X100 80X100 80x90 10 8
90X120 90X110 90x100 10
150x180 150Х170 150x160 15
Манжеты резиновые уменьшенного сечения по нормали МН
5334—64 выполнены с размерным рядом, охватывающим диаметры
от 5 X 13 до 300 X 320.
Рекомендуемый для горного машиностроения размерный ряд
манжет по МН 5334—64 приведен в табл. 3.
Рис. 8. Сравнительная схема уплотнений штока
диаметром 90 л«л манжетами
Сокращение радиальных размеров сечений манжет позволяет
уменьшить веса гидравлических установок за счет меньшей тол-
щины стенок цилиндров (при установке манжет в цилиндр), сни-
зить время обработки деталей и расход резины.
Принятая форма манжет отличается увеличенной толщиной а
уплотнительных кромок (см. табл. 3), что повышает эксплуата-
ционные свойства манжет, так как:
а) манжеты предохраняются от выворачивания при работе
и монтаже;
б) повышается прочность манжет, что допускает применение
их для более высоких давлений;
2*
19
Таблица 3
V
Обозна- чение манжеты Уплотняемый диаметр, мм В, мм Н, мм Обозна- чение манжеты Унлотняемый диаметр, мм В н
цилин- дра штока цилин- дра штока
13X5 13 5
14X6 14 6
16X8 18 8 4 6 110X80 100 80
18X10 18 10 110X90 но 90
20X12 20 12 120X100 120 100
22X14 22 14 125X105 125 105 10 10
24X16 24 16 130X110 130 НО
25X15 25 15
28X18 28 18 5 7 140X120 140 120
30X20 30 20 145X125 145 125
32X22 32 22
35X25 35 25 150x130 150 130
36X26 36 26
38x28 38 28
40x30 40 30 160X140 160 140
42X32 42 32
45X35 45 35 170X150 170 150
46X36 46 36
50x40 50 40 180X160 180 160
55x45 55 45 5 7 200X180 200 180
60X50 60 50 240X 220 240 220
65X50 65 50 250 X 230 250 230 10 10
70X55 70 55 270X250 270 250
75X60 75 60 7,5 9 280X 260 280 260
80X65 80 65 300X 280 300 280
85X70 85 70
90X75 90 75
в) повышается герметичность при малых давлениях и при
неподвижном состоянии гидравлического устройства.
Манжеты рассчитаны на давление до 320 к77с№ при скорости
движения до 0,5 м!сек. Величина диаметральных зазоров для всего
диапазона уплотняемых диаметров находится в пределах 0,14—
0,18 мм, чистота обработки уплотняемых поверхностей цилиндров
V 9, штоков V Ю.
При меньших скоростях движения уплотняемых частей значе-
ния давлений могут быть приняты большими. Так, при скорости
20
перемещения 0,05 м!сек давление может быть повышено до
630 кПсМ2.
Форма и размеры канавок под манжеты по МН 5334—64
при герметизации поверхностей сопрягаемых деталей выполняются
в соответствии с требованиями, изложенными в табл. 4 и 5.
Допускаемые отклонения на сопрягаемые детали: цилиндр-
поршень, цилиндр-шток подобраны таким образом, что диаметраль-
ный зазор между ними не превосходит предельной величины
Рис. 9. Способы устранения повреждений манжет
при монтаже:
а — при уплотнении цилиндра; б — при уплотнении штона.
0,18 мм. Суммарный натяг манжеты, принимаемый в зависимости
от ее размера, рассчитан на компенсацию зазора с учетом неточ-
ности изготовления манжеты.
Для нормальной работы уплотнения необходимо выдерживать
все технические требования к поверхностям уплотняемых сопря-
гаемых деталей в отношении точности, чистоты обработки, твер-
дости и антикоррозионного покрытия, инертного к резине.
Для устранения возможностей повреждений манжет при мон-
таже и обеспечения правильной сборки предусматриваются заход-
пые фаски (рис. 9), принимаемые в зависимости от размеров
цилиндра, штоков, плунжеров по табл. 6.
При пересечении манжетой при своем движении во время сборки
различного рода отверстий, в месте расположения отверстия
цилиндр выполняется с большим диаметром, а выемка снабжается
заходными фасками. Диаметр в месте выемки принимается Z>2 =
D -|- 2С. При уплотнении штока в месте расположения отвер-
стия диаметр выемки принимается /Д = d — 2С.
21
Т аблица 4
Обозначе- ние манжеты D, мм dK> jhm Л, мм (допуска- емое отклоне- ние по Л7) Е, мм
номиналь- ный допуска- емое отклоне- ние номиналь- ный допуска- емое отклоне- ние
14X6 14 6 —0,08
16x8 16 8 —0,10 7 0,05
18X10 18 10
20X12 20 12
22X14 22 14 —0,12
25X15 25 15
32X22 32 22 —0,14
36X26 36 26
40X30 40 30 8 0,07
45x35 45 Аз/Хз 35 8
50X40 50 40
55X45 55 45 —0,17
60X50 60 50
65X50 65 50
70X55 70 55
75x60 75 60 10
80X65 80 65 —0,20
90x75 90 75
100x80 100 80
110X90 110 90
125X105 125 А3/Х 105 —0,23
140X120 140 120 0,1
150X130 150 130
160x140 160 140 —0,26 11
180X160 180 160
22
Продолжение табл. 4
Обозначе- ние манжеты D, 'мм dR, мм h, мм (допуска- емое отклоне- ние по Ач) Е, мм
номиналь- ный допуска- емое отклоне- ние номиналь- ный допуска- емое отклоне- ние
200x180 200 180
220Х 200 220 200
250X230 250 230 —0,30
280 x 260 280 A3/D 260
300 X 280 300 280 —0,34
320 X 300 320 300
Таблица 5
Обозначе- ние манжеты d. мм dR, мм h, мм (допуска- емое отклоне- ние по А?) Е, лсл1
номиналь- ный допуска- емое отклоне- ние номиналь- ный допуска- емое отклоне- ние
13X5 5 13
14X6 6 14 +0,12
16x8 8 16
18X10 10 18 7 0,05
20X12 12 20
22X14 14 22
24X16 16 24 4-0,14
28X18 18 28
30X20 20 30
32X22 22 32
35X25 25 35
38X28 28 А3/Х3 38 4-0,17
42X32 32 42 8 0,07
46X36 36 46
23
Продолжение табл. 5
Обозначе- ние манжеты мм d, мм мм h, мм (допуска- емое отклоне- ние по А7) Е, мм
номиналь- ный допуска- емое отклоне- ние поминаль- ный допуска- емое отклоне- ние
50x40 40 50
55x45 45 55
60X50 60
65X50 50 65 +0,20
70Я55 55 70
75X60 60 75 10
80X65 65 80
85x70 70 85
90X75 75 90
100x80 80 100 +0.23 010
110X90 90 110
120X100 100 120
130X110 НО 130 и
145X125 125 А3/Х 145 +0,26
160X140 140 160
170X150 150 170
180X160 160 180
200X180 180 200
220 X200 200 220 +0,30
240 X 220 220 240
270X250 250 Аз/D 270
300X280 280 300 +0.34
320 X 300 300 320
Таблица 6
Номинальные диаметры поршней и цилиндров, штоков и плунжеров, мм с, не менее Ct, не менее
От 5 до 16 2.0 0,5
Свыше 18—50 2,5 1.5
» 55—200 3,0 3.0
» 220—300 3,5 4,0
24
Сборку уплотнений необходимо производить после очистки
и промывки деталей.
Манжеты по МН 5334—64 -изготовляются из резин двух групп,
и зависимости от которых устанавливаются границы давлений
рабочей среды, скорости возвратно-поступательного движения
н температур окружающей среды.
Данные о резинах приведены в табл. 7.
Таблица 7
Материал манжет Рекомендуемые условия работы
наибольшее давление. кГ/смл скорость возвратно- поступатель- ного движения, Л1 /сек температурный интервал, °C
кратков ременно (не более часа) при длительной работе
Резина группы 1 100 До 0,5 От —50 До +100 От —45 До+90
320 От —15 От —10
Резина группы 2А 630 До 0,05 До+90 До+70
Соответствующие группам марки резин: для резины группы 1:
В-14 АРТУ 38-5-204—65, для резины группы 2А: КР-360 МРТУ
38-5-6058—67. Физико-механические свойства резин приведены
в табл. 8.
Для изготовления манжет МН 5334—64, а также колец круг-
лого сечения по РМ 350—64, применяемых в горных машинах,
используется резина марки КР-360 МРТУ 38-5-6058—67 Кур-
ского завода РТИ, известная также под индексом УА-1 (РМ 347—60
I ипроуглемаша).
Перед установкой новой манжеты ее необходимо предвари-
тельно нагреть в отдельном сосуде до температуры 50—60° С
и в такой же рабочей жидкости, которая залита в систему.
Нагрев манжет облегчает их сборку и уменьшает остаточные
j длинения.
Для сохранения физико-механических показателей невулкани-
.'юванная резина должна храниться в помещении на стеллажах
< относительной влажностью воздуха 50—65% при температуре
от 10 до 30° С и быть защищенной от действия прямых солнечных
лучей и агрессивных сред.
25
Таблица 8
Показатели Группа резины
1 2А
Предел прочности при разрыве, кГ/ctfi, не менее .... Относительное удлинение при разрыве, %, не менее . . Остаточное удлинение после разрыва, %, не более . . . Температура хрупкости при замораживании, °C, не выше Коэффициент старения но относительному удлинению при температуре 70° С в течение 144 ч, не менее Коэффициент стареш/я но упругости при +70° С в тече- ние 96 ч, не менее Изменение веса при испытаппп на набухание в течение 24 ч, %: а) в объемной смеси из 75% бензина «Галоша» (ГОСТ 443—56) и 25% бензола (ГОСТ 8448—61) при температуре 15—25° С, не более б) в масле АМГ-10 (ГОСТ 6794—53) при температуре 70° С, не более в) в масле индустриальное «20» (ГОСТ 1707—51) при^температуре 70° С, не более Твердость по^ТМ-2^в условных единицах, не менее . . . Сопротивление истиранию в см^/кет • ч, не более .... Сопротивление раздиру, кгс/сл2, не менее 100 150 8 —50 0,6 +35 —1+8 70—77 125 250 20 —15 0,7 +Г5 ±2 75-85 375 70
Резина не должна находиться вблизи установок, излучающих
тепло (печей, паровых труб и котлов). Расстояние стеллажей
от отопительных приборов должно быть не менее 1 м, расстояние
от пола до нижних полок стеллажей — не менее 0,5 м, темпера-
тура помещения от 0 до плюс 20° С и относительная влажность
не более 65%.
Физико-механические свойства сырой резины сохраняются
в течение двух месяцев со дня ее изготовления. Сохранность изде-
лий из резины гарантируется в течение двух лет.
Сохранение работоспособности резиновых манжет в течение
длительного времени возможно только при малых зазорах между
уплотняемыми деталями (порядка до 0,15—0,2 мм).
На рис. 10 приведены формы манжеты, установленной
в канавке цилиндра, до начала действия давления рабочей
жидкости (/). Свободное состояние манжеты изображено пункти-
ром; в рабочем положении первоначальный натяг манжеты полу-
чился за счет сжатия рабочих кромок манжеты в радиальном
направлении.
Под действием давления рабочей жидкости более 100 кГ/см2
и радиальном зазоре Ad +> 0,2 мм манжета принимает вид II.
Происходит затягивание хвостовой части манжеты в радиальный
зазор и постепенное ее разрушение (III).
26
Обеспечение между уплотненными деталями зазоров до 0,15—
0,18 мм требует повышенной точности изготовления; так, для
диаметров более 80 мм штоки и поршни должны выполняться
но второму классу точности.
Зазоры в гидравлических стойках в эксплуатации могут увели-
чиваться при износе деталей и потере размера вследствие остаточ-
ных растяжений цилиндров.
Рис. 10. Форма манжеты МН 5334—64 в канавке
Надежность манжет МН 5334—64 и достаточный ресурс их
работы при использовании для герметизации увеличенных зазо-
ров в условиях высоких давлений достигается путем применения
защитного кольца, образующего в совокупности с резиновой ман-
жетой комплектное уплотнение.
Комплектные уплотнения
Комплектное уплотнение, состоящее из резиновой манжеты
и защитного кольца, выполненного из более твердого материала
(пластмассы), позволяет обеспечить работоспособность уплотнения
Рис. И. Форма комплектного уплотнения в канавке:
I — при отсутствии давления жидкости; II — при действии давления
жидкости
при увеличенных зазорах между уплотняемыми деталями, по-
скольку защитное кольцо перекрывает зазор и предотвращает
затекание в него резины.
Если при использовании для уплотнения только манжеты МН
5334—64 допускаемый диаметральный зазор между уплотняемыми
деталями не должен превосходить 0,15—0,18 мм, то при установке
комплектного уплотнения этот зазор может быть 0,4—0,5 мм.
27
Комплектное уплотнение (рис. 11), содержащее манжету
МН 5334 — 64 и защитное кольцо, применимо для герметизации
штока (по внутреннему его диаметру) и поршня (по наружному
его диаметру).
Многократными испытаниями установлено, что при диаметраль-
ных зазорах Ad = 0,4—0,5 мм и давлении
жидкости до 700 кГ/см2 обеспечивается плотное
прижатие защитного кольца к уплотняемой
поверхности и надежная герметичность уплот-
нения.
Дополнение уплотнения защитным кольцом
вызывает некоторое увеличение размера уплот-
нения в осевом направлении, однако примене-
ние кольца повышает долговечность уплотне-
ния и обеспечивает возможность нормальной
работы цилиндра-поршня и цилиндра-штока
с большими зазорами между ними.
Форма и размеры сечения кольца подо-
браны таким образом, что герметизация зазо-
ров между цилиндрическими элементами про-
исходит без излишнего трения, когда кольцо
подвергается давлению жидкости в осевом
направлении.
Конструктивные формы защитных колец,
приведенные на рис. 12 и используемые в ком-
плектных уплотнениях, характеризуются сле-
дующими особенностями.
Кольцо обладает упругими свойствами, так
как оно выполнено с односторонним, располо-
женным в диаметральной плоскости, косым
разрезом.
Опорная поверхность кольца, соприкаса-
ющаяся с поршнем или цилиндром, выполнена
конической и направлена в сторону под углом,
большим угла трения кольца по уплотняемой
детали. Это позволяет использовать давление
рабочей жидкости для прижатия кольца к уп-
лотняемой поверхности и предотвратить затя-
гивание материала манжеты в зазор.
Угол наклона рабочей поверхности кольца
к плоскости, перпендикулярной оси, равный
15°, обеспечивает надежное прижатие кольца
к уплотняемой поверхности при широком
диапазоне давлений. Форма кольца допускает его использование
при осевой открытой сборке и при радиальной сборке.
Защитные кольца повышают надежность уплотнительных
устройств гидравлических стоек и домкратов, работающих при
высоких давлениях рабочих жидкостей (масло индустриальное
28
Таблица 9
Скорость возвратно- 11 осту и ател ьн ог о движения, м/сек Давление рабочей жидкости, кГ/см2 Посадка уплотняемых деталей
уплотняемый диаметр, мм допускаемые отклонения, отв/вал
=50,5 320 До 80 Ail Xi
=50,05 630 90-320 Ai/X-i
Уплотня- емые диаметры 7J, мм Z>t, ж В, мм di, мм De, МЛ1 Вес 1000 шт., т
номи- нальный допускаемое отклонение номи- нальный допускаемое отклонение
60 60,6 5 58 5,7
65 65,6 ±0,2 50,6 63 6,0
70 70,6 55.6 68 6.5
75 75.6 7.5 60,6 73 7.0
80 80,6 65,6 78 7,5
90 90,6 75,6 88 8,5
100 100,6 ±0,3 —0,2 80,6 97 12,5
110 110,6 90,6 107 14,0
125 125,6 105,6 122 16,0
110 140,6 10 120.6 137 18.0
150 150,6 ±0,4 130,6 147 20.0
160 160,6 140,6 157 21,5
180 180,6 160,6 177 23,5
''00 200,6 180,6 197 26,5
29
«20», то же масло с ингибитором коррозии, водной эмульсии
с 1—1,5% присадкой ВНИИНП-117 и других жидкостей неагрес-
сивных к материалу колец и манжет.
Комплектные уплотнения с поршневыми кольцами предназна-
чаются для поршней диаметром от 60 до 200 мм, со штоковыми
кольцами для штоков диаметром от 36 до 180 мм.
Давление рабочей жидкости, скорость движения, зазоры
между уплотняемыми поверхностями, материал, из которого
изготовлена манжета, и температура рабочей жидкости, при кото-
рых рекомендуется применение комплектных уплотнений, даны
в табл. 9.
Рис. 13. Оправка для
контроля в защитных
кольцах зазора.
Принятые посадки между уплотняемыми поверхностями относят-
ся к рабочим поверхностямпоршня или штока цилиндраиливтулки.
Кольца защитные принимаются по руководящему материалу
Гипроуглемаша РМ 358—65, содержащим основные исполнитель-
ные размеры защитных колец: типа КП — кольца поршневые,
К ПТ — кольца штоковые. Размерные ряды защитных колец даны
в табл. 10 и 11.
Размеры d1, Z>1, D2 и допускаемые отклонения соответствуют
размерам заготовки кольца до его разрезки.
Значение зазора S при разрезке колец составляет ,5 мм.
В готовом изделии зазор контролируется: в поршневых кольцах
установкой их в оправку диаметром DA3 (рис. 13, а), в штоковых
кольцах установкой их в оправку диаметром dC3 (рис. 13, б).
30
Таблица 11
5 плотня- е.мые диаметры d, ЛЦИ dj, лик В, Ж О,. ЛШ лш Вес 1000 шт., кг
номи- нальный допускаемое отклонение номи- нальный допускаемое отклонение
3G 36,6 46,6 38 2,2
40 40,6 ±0,7 5 50,6 42 2,5
45 45 6 55,6 47 2.8
50 50,6 65,6 52 4,8
55 55,6 70,6 57 5,2
60 60,6 7,5 75,6 62 5,6
65 65,6 ±0,2 80,6 67 6,0
70 70,6 85,6 72 6,5
75 75,6 —0,2 90,6 77 6.9
80 80,6 100,6 83 10,1
90 90,6 110,6 93 11,2
.100 100,6 ±0.3 120,6 103 12,2
110 110,6 10 130,6 ИЗ 13,4
125 125,6 145,6 128 15,1
140 140,6 160,6 143 16,8
150 150,6 ±0,4 170,6 153 18,2
160 160.6 180,6 163 19,1
180 180,6 200,6 183 21,4
Для контрольной проверки в поршневом кольце 1 зазора 5
последний совмещается с окном 2 при установке кольца во вну-
тренней расточке DA3 оправки 3. Эта же оправка используется
для облегчения установки кольца в канавку поршня 4. Для выпол-
нения этой операции защитное кольцо несколько растягивается
и радиальном направлении, надевается на наружный диаметр
(1> |- 3 мм) оправки (левое положение оправки на чертеже)
и сдвигается до совмещения с канавкой поршня.
При проверке на оправке штокового кольца 1 последнее,
и поборот, располагается на наружном диаметре (dCs, рис. 13, б)
оправки 2 и после контроля размеров устанавливается во внутрен-
Щ’н выемке оправки, сжимаемое в радиальном направлении до
рп (мера d = 3 мм, с целью его установки в канавку цилиндра 3.
31
Таблица 12
Уплотняемые диаметры
D, мм di, мм h, мм (допуска- емое отклонение по А?) Е, мм, не более
номиналь- ный допускаемое отклонение номиналь- ный допускаемое отклонение
65 50 —0,17
70 55
75 60 12,5
80 65 —0,20
90 75
100 80
НО Л/Х.з 90 0 10
125 105 —0,23
140 120
150 130 13,0
160 140 —0,26
180 160 —0,26
. 200 Аз/Хз 180
32
Величина зазора при контроле кольца на оправке должна
6i.u i. в пределах 0,4—0,7 мм.
Канавки для установки комплектных уплотнений, состоящих
на защитного кольца и манжеты и используемые при уплотнении
поршня или штока, приведены в табл. 12 и 13.
Таблица 13
Уплотняемые диаметры
d, D, мм h, мм (допуска- емое отклонение по Л7) В, мм, не более
номиналь- ный допускаемое отклонение номиналь- ный допускаемое отклонение
50 60 65 70 75 80 90 100 110 125 140 150 160 180 Л4/Хз 65 70 75 80 85 90 100 НО 120 130 145 160 170 180 200 +0.20 12,0 0,10
+0,23
12,5
+0.26
+0,30
Принятые допускаемые отклонения между уплотняемыми дета-
лями обеспечивают диаметральный зазор между ними в пределах
0,3 0,4 мм.
.4 Заказ 62S
33
На рис. 14 приведены примеры выполнения радиальных (а, в)
осевых (б, г) сборок комплектных уплотнений при использовании
в них как поршневых, так и штоковых колец.
а
В
Рис. 14. Схемы сборок комплектных уплотнений
На рис. 15 приведен пример применения в опытной стойке
двойной гидравлической раздвижности манжет МН 5334—64
и комплектных уплотнений.
Манжеты 1 уплотняют выдвижной элемент 2, при выдвижении
которого давление рабочей жидкости не превышает 315 кГ/см1.
Рис. 15. Уплотнительные устройства гидравлической
стойки двойной раздвижности
Комплектное уплотнение, состоящее из манжеты 3 п защитного
кольца 4, установлено по меньшему диаметру и уплотняет выдвиж-
ной элемент 5, испытывающий максимальное давление рабочей
жидкости 660 кГ/см*. Опускание выдвижных частей стойки при-
нудительное и происходит под давлением рабочей жидкости;
34
Рис. 16. Уплотнительное устройство гидравлической стойки
КМ 100
Рис. 17. Уплотнение гидравлической стойки СГСЗ
3*
35
в связи с этим в стойке установлены манжеты 6, уплотняющие
выдвижные части стойки при ходе их вниз, в исходное положение.
На рис. 16 изображена концевая часть стойки КМ100. Переме-
щение выдвижной части 1 стойки вверх осуществляется под давле-
нием рабочей жидкости, подаваемой по центральному каналу А,
движение вниз происходит без давления, под собственным весом
выдвижной части: в связи с этим в стойке применено только одно
комплектное уплотнение 2, герметизирующее полость высокого
давления, уплотняя сопрягаемые поверхности по размеру
100 Л4/Х3 цилиндра и поршня.
Предусмотренная в поршне канавка 3 перекрывается крыш-
кой 4 поршня, что позволяет устанавливать уплотнение при
помощи осевой сборки. С целью нормальных условий работы
защитного кольца свободный размер поршня над уплотнением
принят 99 мм.
На рис. 17 показан модернизированный уплотнительный узел
серийной гидравлической стойки СГСЗ, содержащей манжету
и защитное кольцо. В уплотнительном узле манжета 1 и кольцо 2
установлены ненормализованные, поскольку диаметр цилиндра
не является стандартным. Зазор между уплотняемыми поверх-
ностями, перекрываемый кольцом составляет в этой стойке не
более 0,2 мм. Комплектное уплотнение установлено в канавке
поршня 3.
Малогабаритные комплектные уплотнения
Применение гидравлических стоек двойной раздвижности,
выполненных из тонкостенных труб, способствует снижению метал-
лоемкости и стоимости крепей.
Невозможность использования манжет ГОСТ 6969—54 и МН
5334—64 в таких конструкциях стоек из-за недостатка места
привело к необходимости применения малогабаритных уплотнений.
Малогабаритные комплектные уплотнения конструкции Гипро-
углемаша допускают понижение класса точности выполнения
уплотняемых диаметров до AJX4, что позволит применить для
цилиндров и штоков холоднодеформированные трубы без допол-
нительной механической обработки.
Применение таких труб в качестве цилиндров стоек при давле-
нии жидкости 700—800 кГ/см? возможно при условии компоновки
их с комплектными уплотнениями Гипроуглемаша, состоящими
из малогабаритных манжет и защитных колец, по форме идентич-
ных манжетам МН 5334—65 и защитным кольцам по РМ 358—65,
но меньших их размеров в радиальном направлении.
На рис. 18 приведена форма и сечение малогабаритной ман-
жеты; размерный ряд манжет приведен в табл. 14. На рис. 19
показаны защитные кольца (а — поршневые, б — штоковые) к ука-
занным манжетам, размерный ряд колец приведен в табл. 15.
Не рекомендуются диаметры колец, заключенные в скобки,
применять при новом проектировании, учитывая ГОСТ 12447—67.
36
Таблица 14
I)< нападение манжеты dit мм d2, мм Di, мм Вес 1000 шт., кг
номи- нальный допускаемое’ отклонение номи- нальный допускаемое отклонение
№65X55 55,3 53 67 10,0
М 70x60 60,3 58 72 11,0
№75X65 65,3 63 77 12,0
№80x70 70,3 ±0,6 68 ±0,8 82 13,0
№90X80 80,3 78 92 14,0
М100Х90 90,3 88 102 15,0
№110X100 100,3 198 112 17,0
№120X110 110,3 108 122 18,0
№125X115 115,3 ИЗ 127 20,0
№135X125 125,3 ±0,8 123 ±1,0 137 21,0
№140X130 130,3 128 142 22,0
№150X140 140,3 138 152 23,0
М160Х150 150,3 148 162 25,0
Таблица !;->
Уплот- няемые диа- метры D, мм Обозначение кольца Di, мм в. мм d., мм Da, мм Вес 1000 шт кг
номи- нальный допу- скаемые откло- нения номи- нальный допу- скаемые откло- нения
65 ПМ65Х55 65,6 55,6 63 1,6
70 ПМ70Х60 70,6 ±0,2 60,6 68 2,0
75 ПМ75Х65 75,6 65,6 73 2,2
80 П №80x70 80,6 70,6 78 2,6
90 ПМ90Х80 90,6 80.6 88 3,0
100 ПМ100Х90 100,6 ±0,3 5 —0,2 90,6 98 3,4
ПО ПМ110X100 110.6 100,6 108 3,6
125 ПМ125Х115 125,6 115,6 123 4,0
140 ПМ140Х130 140,6 ±0,4 130,6 138 4,5
1.60 ПМ160Х150 160,6 150,6 158 6,0
55 ШМ55Х55 55,6 55,6 57 1,6
60 ШМ60Х70 60,6 70.6 62 2,0
(65) ШМ65Х75 65,6 ±0,2 75,6 67 2,2
70 ШМ70Х80 70,6 80,6 72 2,6
80 ШМ80Х90 80,6 90,6 82 3,0
(75) 90 ШМ75Х85 75,6 85,6 77 2,8
ШМ90> 100 90,6 ±0,3 £ —0,2 100,6 92 3,4
100 ШМ100Х110 100,6 110,6 102 3,6
110 ШМ110Х120 110,6 120,6 112 3,8
115 ШМ115Х125 115,6 125,6 117 4,0
125 ШМ125> 135 125,6 ±0,4 135,6 127 4,5
140 ШМ140Х150 140,6 150,6 142 5,0
150 ШМ150X160 150,6 160,6 152 6,0
37
Манжета
Диаметры штоковых колец 115 и 150 мм, на которые ГОСТ
12447—67 не распространяется, предназначаются для гидравли-
ческих стоек двойной раздвижности.
Для защитных колец к малогабаритным манжетам распростра-
няются все условия контрольной проверки зазора 5, установлен-
ные для колец защитных к манжетам уменьшенного сечения
МН 5334—64.
Уплотнения комплектные малогабаритные в собранном виде
даны на рис. 20 (а — поршневые; б — штоковые), а основные
их размеры приведены в табл. 16.
Таблица 16
г Уплотняемые диаметры D, мм Обозначения d, мм Н', мм
манжеты кольца
65 М65х55 ПМ65Х55 55
70 М7ОХ6О ПМ70Х60 60
75 М75Х65 ПМ75Х65 65
80 М80Х70 ПМ80Х70 70
90 М90Х80 ПМ90Х8Й 80
100 М100Х90 ПМ100Х90 90
110 Ml ЮхЮО ПМ110Х100 100
125 М125Х115 ПМ125Х115 115
140 М140Х130 ПМ140Х130 130
160 М160Х150 ПМ160Х150 150
55 М65Х55 ШМ55 X 65 65
60 М70Х60 ШМ60Х70 70 и
(65) М75Х65 ШМ65Х75 75
70 М80Х70 ШМ70Х80 80
(75) М85Х75 ШМ75Х85 85
80 М90Х80 ШМ80Х90 90
90 М100Х90 ШМ90Х100 100
100 М110Х100 ШМ100Х110 НО
НО М120Х1Ю ШМ110X120 120
115 М125Х115 ШМ115Х125 125
125 М135Х125 ШМ125Х135 135
140 М150Х140 ШМ140Х150 150
150 М160Х150 ШМ150Х160 160
Техническая характеристика материалов деталей малогабарит-
ных уплотнений та же, что и манжет уменьшенного сечения
и защитных колец к ним.
Общий вид стойки конструкции Гипроуглемаша, выполненной
с комплектными уплотнениями, состоящими из малогабаритных
манжет и защитных колец к ним, приведен на рис. 21.
Стойка рассчитана на давление до 700 кГ/см2 рабочей жидкости,
представляющей собой водную эмульсию с 1,5% присадки
ВНИИНП-117.
Комплектное уплотнение 1 герметизирует выдвижную часть 2,
уплотнение 3 — выдвижную часть 4. Над уплотнениями
39
установлены пластмассовые чистильщики 5. Благодаря меньшим
размерам малогабаритных уплотнений последние, в сочетании с ци-
линдрами с уменьшенными толщинами стенок, обусловливают
Рис. 21. Малогабаритные уплотнения стойки двой-
ной раздвижности
компактность стойки. Материал манжет и защитных колец к ним,
а также технические условия изготовления их те же, что и манжет
МН 5334—64 и колец РМ 350—64.
Манжеты прямоугольного сечения
Манжеты прямоугольного сечения конструкции Сибгипрогор-
маша, применяемые для уплотнения стоек и домкратов гидрофи-
цированных крепей, выполняются из поливинилхлорида.
Сравнительные испытания их совместно с манжетами МН
5334—64 установили, что они при давлении более 300кР/сл12
быстро теряют свою герметичность вследствие разрушения задней
торцовой поверхности манжеты в результате затягивания ее
в зазор.
Манжеты прямоугольного сечения были разработаны с целью
замены манжет ГОСТ 6969—54 и отличаются от них значительно
меньшими размерами сечений.
40
Принятый в качестве мате-
риала манжет поливинилхло-
рид обладает значительно худ-
шими упругими свойствами, чем
резина. Положительным свой-
ством поливинилхлорида яв-
ляется износостойкость, однако
малая теплостойкость и значи-
тельные остаточные деформации
не дают оснований для замены
резины этим материалом, тем
более, что высокоизносостойкие
резины при большой твердости
и эластичности удовлетворяют
требованиям, предъявляемым
к материалам уплотнений при
высоких давлениях.
Хорошо зарекомендовавшая
себя резина УА-1 (КР-360) со-
держит оптимальное количество
полихлорвинила и является
значительно лучшим материа-
лом, чем поливинилхлорид.
Поэтому манжеты прямо-
угольного сечения не получи-
ли широкого распространения;
их применение ограничивается
конструкциями крепей, разра-
ботанными Сибгипрогормашем.
Существенным недостатком раз-
мерного ряда прямоугольных
уплотнений является невзаимо-
заменяемость с манжетами по
МН 5334—64, размерный ряд
которых согласован с действу-
ющими ГОСТами на элементы
гидравлических цилиндров, по-
этому при замене прямоуголь-
ных манжет в выпущенном обо-
рудовании возникают значи-
тельные трудности.
На рис. 22 изображен общий
вид гидравлической стойки
конструкции Сибгипрогормаша
с рабочим давлением жидкости
200 кГ/см2-. Уплотняемые по-
верхности поршня стойки вы-
полнены по посадке Л3/Х. Для
уплотнения поршня 1 и выдвижной части 2 стойки применены
поливинилхлоридовые манжеты 3 прямоугольного сечения, мон-
тируемые в канавки поршня 1 и втулки 4.
Типоразмерный ряд поливинилхлоридовых манжет рассчитан
на уплотнение домкратов стоек в пределах 12 X 6 до 500 X 470 мм.
Манжеты изготовляются из
Рис. 23. График зависимости зазоров
от величины гидравлического давле-
ния и температуры в системе
смеси поливпнилхлоридового
порошка по рецептуре:
а) смола поливинилхлоридо-
вая П1-4 и ПФ-1 или ПБ-1-2-3;
б) дибутилфтолат — 30%;
в) стеарат кальция (60%
влажности) — 7,5%.
Прямоугольные манжеты —
поливинилхлоридовые, так же
как манжеты резиновые, обес-
печивают уплотнение зазора
между деталями за счет ради-
ального натяга.
Наименьший допустимый
натяг 0,1 мм. Натяг компенси-
рует неточность изготовления
самой манжеты и уплотняемых
деталей.
Наибольший натяг обусло-
вливается фактическим выпол-
нением допусков на изгото-
вление уплотняемых деталей.
Величина зазора между уплот-
няемыми деталями определяется
стойкостью манжеты против
вдавливания ее в зазор. Стой-
кость манжеты меняется от величины гидравлического давле-
ния и температуры. Выбор зазора в зависимости от гидра-
влического давления и температуры производится по графику
(рис. 23).
Испытания, уплотнений
Комплектные уплотнения уменьшенного сечения и малогаба-
ритные представляют для горного машиностроения особенную
значимость ввиду постоянно возрастающих требований в отноше-
нии повышения надежности, долговечности и компактности узлов
гидрофицированных крепей. Одним из таких требований является
сокращение размеров уплотнений в радиальном направлении
в связи с применением для гидравлических цилиндров и штоков
стоек и домкратов относительно тонкостенных труб.
Комплектные уплотнения уменьшенного сечения и малогабарит-
ные были подвергнуты длительным стендовым испытаниям в усло-
42
виях, максимально приближенных к производственным условиям;
из принятого в горном машиностроении размерного ряда комплект-
ных уплотнений с манжетой МН 5334—64 испытывались манжеты,
наиболее применяемые для уплотнения штоков гидростоек. Ман-
жеты малогабаритные испытывались как со штоковыми, так
и с поршневыми защитными кольцами.
Защитное нольич
Рис. 24. Схемы испытаний манжет:
а — уменьшенного сечения; б — малогабаритных с защитными кольцами; в — малога-
баритных с поршневыми защитными кольцами
Условия и результаты испытаний отражены в табл. 17, а схемы
манжет показаны на рис. 24. Испытания подтвердили высокую
надежность и герметичность этих уплотнений, применяемых
Таблица 17
Наименование а б в
Вид уплотнения .... Уплотняемые диаметры, Манжеты 100x80 и 140X20 Манжета М90 X 80 и кольцо защит- ное ШМ80Х90 Манжета М150 X140 и ко ли- цо защитное ШМ140Х150 Манжета М160Х150, кольцо защит- ное ПМ160Х150
ЛГЛ1 Диаметральный зазор, Шток 80 и 120 Шток 80 и 140 Поршень 160
ММ Шероховатость поверх- 0,17 0,34—0,71 0,5
ностей V8—V9 V8— V9 V9—V10 обработка раскаткой
Рабочая жидкость . . . Давление рабочей жид- Масло инду- стриальное «20» Водно-масляна с 1,5—2% вниин я эмульсия присадки П-117
кости, кгс/см? .... Скорость движения, До 700 До 500 До 500
м/сек Средние утечки рабочей жидкости на 1 см уплотняемого диамет- 0,065 0,015 0,015
ра, см^/час Пройденный путь за 0,2 0,1 Утечки отсут- ствовали
время испытаний, м 50 000 16 000 30 000
43
в настоящее время для герметизации наиболее ответственных
узлов крепей — гидравлических стоек.
После окончания испытаний уплотнения не имели следов
износа.
Уплотнения резиновыми кольцами
Уплотнения подвижных соединений различного рода кольцами
в горном машиностроении находят ограниченное применение.
Так, кольца круглого сечения по ГОСТ 9833—61 применяются
при герметизации подвижных соединений только при небольших
скоростях перемещения (менее 0,05 м/сек) и весьма малых ходах
(2—10 мм) в различного рода клапанах (предохранительных,
Рис. 25. Двухкромочное уплотнительное кольцо
обратных), у которых уплотняемые диаметры сравнительно неве-
лики. Более перспективными, получающими за последнее время
применение для герметизации подвижных соединений гидравличе-
ских стоек и домкратов, являются уплотнительные кольца фасон-
ной формы, так называемые двухкромочные (рис. 25), выполня-
емые взаимозаменяемыми с кольцами круглого сечения и устана-
вливаемые в те же канавки.
Поперечное сечение кольца выполнено с профилем, состоящим
из выпуклой и вогнутой поверхностей, соединенных между собой
по касательной и симметрично расположенных относительно оси
сечения.
Форма и размеры сечения кольца подобраны таким образом,
что герметизация зазоров между цилиндрическими элементами
при давлении рабочей жидкости происходит с минимальным
трением. Имея те же габариты, что и кольца круглого сечения,
они обладают рядом преимуществ, одним из которых является
меньшее сопротивление в начальный период движения кольца.
44
Сечение двухкромочной манжеты имеет форму, близкую к квад-
рату, что обеспечивает хорошую пригонку уплотнения в канавку
и устраняет возможность «кручения» уплотнения.
Двухкромочное кольцо не требует такой тщательной обработки
после формовки, как кольцо круглого сечения, срок службы
которого резко снижается при наличии заусенцев, остающихся
после снятия прессформы.
Условия применения двухкромочных колец характеризуются
следующими данными.
Рис. 26. График изменения усилия
трения в зависимости от пути переме-
щения уплотнения и работы в усло-
виях смазки поверхности трения:
Z — без пропитки; 2 — с пропиткой
Рис. 27. График изменения усилия
трения без смазки поверхностей тре-
ния:
1 — уплотнение без пропитки; 2 — уплот-
нение с пропиткой
При герметизации гидравлических устройств с возвратно-
поступательным движением они могут работать при давлении
рабочей жидкости до 200 кГ/с.ч3; при уплотнении неподвижных
соединений гидравлических устройств — до 600 кГ/см*.
На рис. 26, 27 даны диаграммы, характеризующие усилия
трения, возникающие при работе двухкромочных уплотнений
при пусковом и установившемся движении подвижных соединений
гидравлических устройств.
Как видно из этих диаграмм, усилие трения при установив-
шемся движении стабилизируется и остается постоянным. При
покрытии поверхности колец графитом усилие трения значи-
тельно снижается как при трогании с места, так п при установив-
шемся движении.
Нормальная работа двухкромочных манжет в сильной степени
зависит от условий сборки и установки их в канавки.
Входные фаски на поршне и на цилиндре должны выполняться
иод углом 30° с закруглениями их по радиусу. Размеры фасок
45
(рис. 28) и радиусов их закруглений устанавливаются в зависи-
мости от сечения уплотнения по табл. 18.
Таблица 18
Сечение кольца Размер фаски, жж
на поршне в цилиндре
Ъ Л, Ъ
1,9X1,9 2,4 X 2,4 3X3 1,5 3,0 2,5 5,0
3,6 X 3,6 4,1 х4 1 4,7x4,7 5,8 X 5,8 2,5 5,0 3,0 6,0
8,6 X 8,6 3 6 3,0 6,0
Уплотнения для подвижных соединений монтируются в канавках
прямоугольного сечения, предусмотренных для колец круглого се-
чения по руководящему матери-
алу Гипроуглемаша РМ 350—64.
Рис. 28. Фаски:
а — на поршне; б — на цилиндре при
применении двухкромочных колец
Испытания, колец круглого
сечения
При применении резиновых
колец круглого сечения для
уплотнения подвижных соеди-
нений работоспособность узла
может нарушаться вследствие
повышения потерь на трение,
вызванных значительным отно-
сительным сжатием сечений ко-
лец в радиальном направлении.
Наибольшие усилия трения воз-
никают при выполнении колец
из резин повышенной твердости.
Примером может служить
проведенное на стенде испы-
тание толкателя разгрузочного конического клапана, подвижное
соединение которого уплотнено резиновым кольцом 25x20 по
РМ 350—64.
По условиям работы поршень-толкатель должен перемещаться
на величину 6 мм под действием усилия пружины от 35 до 17 кГ.
46
При нормальной работе клапана трение в уплотнении (при начале
движения) должно быть меньше наибольшего усилия пружины.
Усилия сборки и трения уплотнения при перемещении толка-
теля определялись на винтовом прессе. Значения нагрузок опре-
деляли визуально по шкале, имеющей деления до 100 кг.
Было проведено два этапа испытаний.
На первом этапе испытания по определению усилия сборки
уплотнения и усилия трения при перемещении толкателя на вели-
чину 6 мм производились при двух значениях внутреннего диа-
метра канавки и кольцах, изготовленных из двух марок резины,
среднее значение твердости которых находится в пределах: для
резины УА-1 по РМ 374—64 — 80 -х 90, для резины У-2К по
РМ 283-60 — 65 - 85.
Испытания производились с использованием деталей толкателя.
При испытаниях резиновые кольца и сопряженные детали смазы-
вались маслом индустриальное «20».
Результаты испытаний приведены в табл. 19.
Таблица 19
Диаметр канавки (фактический, мм) Основные размеры кольца, мм Диаметр сечения кольца, мм Материал кольца Усилие сборки, кГ Усилие трения при движении, кг
20,4 25X20 РМ 350—64 Фактический внутренний диаметр 19,9 3,28 УЛ-1 100 80
У-2К 30
19,8 3,36 УА-1 50 25
У-2К 15 12
диаметре канавки
Сжатие сечения кольца (натяг) при
ол / л 3.28 + 3,36 .ч ог» z?
20,4 мм и а2ср — -------= 3,32 мм будет
или
б = - ° 2°С = 3,32 - 25 220'4 1,0 мм
6-++^ 30%.
При диаметре канавки 19,8 мм
о Q ‘jq 25 19,8
б = 3,32----2---= 0,72 мм
или
6 = 072 ~100 =21,5%.
47
Таблица 20
Сила сжатия р ужины, кГ ю о со со О LO KF со о kF LQ kF оо kF LQ co co KF CO CO CO kF Sf- CO —< kF CO LQ kF 39 27
к
Л
Я к я Е« ей Р О о ход см по СМ ’ГЧ о Oi СО kF CM Г- 00 CO о CM О О CM CM
Е? К
ей □я
Я и S я р й ход о СО см см CQCM оо 16 ' 17 co о CM CM OS CM CM CM LQ CM CM LQ Ю
ф Я я
й Я я с. kF ПО kF со со со со со см co см t- kF CO CM OS LO kF CO р— о co co 00 о lQ kF CD 00 CD kF cm lo CO CM
□
относи- тельное сжатие, % 16,1 17,8 15,8 19,8 17,1 19,4 20,7 19,8 20,0 14,8
Л СМ СМ S СМ О'! CM t- 05 тгЧ О cm cm CM co 00 CM О
ё S Я И о ф СМ ей £0 со со со" co co co co co co CO
Я F Я
Я К s ф з рг СР о к ей >& 1-й замер 3,05 со О 00 о co co co ^CM co co cm cm co s co CO
р.
СР S ей Я и НОМИ- нальный 3±,01 3,23
-О1 СО со ю со 00 LO LQO5 CO LO CD CD CD lQ CD
1 ей см СМ CM CM CM CM CM CM CM
внутренний диаметр гильзы Di, мм 25,06 25,05 25,035 25,055 25,08 25,04 25,04 25,04 25,06 25,04
Диаметр поршня толкате- ля di, мм 24,97 24,97 24,97 24,97 CO 00 os os kF kF CM CM 24,96 24.97 • 24,97 24,98
»и ёер СО 00 по со СМ со CO CO 00 00 co 00 no 00 s kF 00
О, Д ГО Н Сб К ; is ей Q о 3 о" 05 OS os s os OS
Г)
На втором этапе испытания, с целью определения разброса
данных по усилиям сборки и усилием трения в уплотнениях, были
проведены на десяти выполненных образцах толкателей, с предва-
рительным микрометрическим замером деталей, входящих
в сборку. Результаты замеров и испытаний приведены в табл. 20.
В дополнение к испытаниям усилий сборки и трения толкатели
были проверены на срабатывание пружины (преодоление сопроти-
вления трения уплотнений пружиной).
При испытаниях было установлено:
1. При проверке собираемости уплотнения толкателя с рези-
новым кольцом, соответствующим по диаметру сечения кольцу
25 X 20 РМ 350—64, выполненному из резины УА-1, поврежде-
ний при сборке не наблюдалось. Размеры входной фаски соответ-
ствовали рекомендациям РМ 350—64 (угол конуса 30°).
2. Усилия сборки кольца из резины УА-1 (с применением
масла индустриальное «20») находились в пределах от 24 до 66 кГ.
Величина усилия на единицу длины окружности
р
' св
сб—
24ч-66
314^25-= 3’1-8’4 КГ!СМ-
3. Усилия трения (тех же колец) при движении со смазкой
находились в пределах от 10 до 30 кГ.
Величина усилия трения на единицу длины окружности
I
=3.14<.32О5- = 1>28-3,8 кГ/см.
4. Во всех случаях испытаний усилие пружины было больше
силы трения уплотнения.
5. При сравнительных испытаниях колец, изготовленных из
резины УА-1 и У-2К, усилия сборки и трения при движении
в кольцах, выполненных из резины У-2К, в 2—2,5 раза меньше,
чем в кольцах, изготовленных из резины УА-1.
Рекомендация резины УА-1 для колец круглого сечения
обусловливается меньшим затягиванием ее в зазоры вследствие
большей твердости.
Уплотнения резинотканевые шевронные много рядные
Уплотнения резинотканевые шевронные многорядные (рис. 29)
находят ограниченное применение в горном машиностроении
и используются в основном для герметизации поршней насосов.
Уплотнение состоит из набора шевронного типа манжет 1
и замыкающих набор опорного 2 и распорного 3 (нажимного)
колец.
Опорные и нажимные кольца выполняются из металла или
пластмасс, резиновые манжеты шевронного типа для повышения
их стойкости армируют прорезиненный хлопчатобумажной тканью
(ГОСТ 642-41).
4 Заказ 628
49
48
Шевронные манжеты обладают большой прочностью, достаточ-
ной эластичностью и продолжительным сроком службы.
Уплотнение рассчитано для работы в условиях давлений до
500 кГ/см2 и температурах не выше 100° С.
Опорные и распорные кольца манжет изготовляются с углами,
превышающими на 5° угол кромок манжет, с тем, чтобы они плотно
прилегали к их рабочим поверхностям.
Опорные кольца должны иметь профиль канавки, выполненной
с радиусом, равным радиусу основания манжеты. Регулирование
затяжки манжет осуществляется соответствующим подбором
шайб 4.
Рис. 29. Шевронные манжеты
Число манжет в уплотнении зависит от величины рабочего
давления. Для упрощения установки V-образных колец в канавку
при внутреннем диаметре d 2> 500 мм их изготовляют разрезными.
В наборе разрезные кольца собираются со смещением стыков
друг относительно друга.
Небольшое поперечное сжатие V-образных манжет позволяет
уменьшить усилие поджатия.
Рекомендуемое число манжет в наборе в зависимости от давле-
ния жидкости приведено в табл. 21.
Таблица 21
Давление, кГ/см2 Число манжет
однородных тканевых
До 35 3 3
От 35 до 100 4 4
От 100 до 200 5 4
От 210 до 350 5 5
Практика показывает, что усиленное тканями уплотнение
можно применять для работы при относительно больших зазорах
50
между уплотняемыми поверхностями (0,1—0,2 мм) и при высоких
давлениях жидкости (400— 500 кГ/см2).
Это уплотнение менее, чем чисто резиновые манжеты, чув-
ствительно к нарушению чистоты поверхностей.
Зарубежные конструкции манжетных уплотнений
Конструктивные формы манжетных уплотнений, используемые
для герметизации сопрягаемых деталей гидравлических узлов
горных машин, разнообразны.
Уплотнения, применяемые в узлах, работающих с наиболее
высокими давлениями, например в гидравлических стойках кре-
пей, выполняются сложной конструкции, т. е. в дополнение
Рис. 30. Комплектное уплотнение стойки
к резиновой манжете применяются средства защиты от затягива-
ния резины в зазор между уплотняемыми поверхностями. В ряде
случаев манжета выполняется из двух материалов — резины
и резинотканевой прокладки или металлического каркаса.
Уплотнения зарубежных конструкций (рис. 30), работающих
иод высоким давлением, выполняются большей частью комплект-
ными, состоящими из резиновой манжеты, дополняемой защитным
средством, предотвращающим затягивание резины в зазор, а также
в некоторых случаях снабженное распорным элементом, входящим
непосредственно в манжету.
На рис. 30, а изображено комплектное уплотнение стойки
фирмы «Klokner Ferromatik» (ФРГ), представляющее собой спе-
циальную резиновую манжету 7, армированную металлическим
кольцом 2, заполняющим сердцевину манжеты и прочно соединен-
ным с резиной, которая тонким слоем (не более 1—1,5 мм) при-
вулканизирована к металлу, благодаря чему затягивание резины
4* 51
в зазор предотвращается. Уплотнение допускает только осевую
сборку и рассчитано на давление рабочей жидкости до 300 кГ/см*.
На рис. 30, б изображено комплектное уплотнение стойки более
поздней конструкции этой же фирмы. Уплотнение состоит из
резиновой манжеты 1 и цельного кольца 2 из пластмассы, располо-
женного в открытой выемке задней части манжеты, примыка-
ющей к уплотняемой поверхности. Это уплотнение отличается
большей эластичностью.
Недостаток, свойственный цельным защитным кольцам, заклю-
чается в ограниченной упругости их в радиальном направлении.
В связи с этим применение цельного кольца возможно только при
уплотнении деталей, изготовленных с высокой точностью.
Рпс. 31 Комплектное уплотнение стойки на
давление рабочей жидкости до 400 кГ/см?
Комплектное уплотнение (рис. 31) фирмы «Dowty» (Англия),
применяемое в гидравлических стойках шахтно i крепи, состоит
из резиновой манжеты 7, защитного пластмассового кольца 2
и манжетодержателя 3, фиксирующего манжету. Направление
поршня обеспечивается бронзовым разрезным кольцом 4, устано-
вленным в верхней части поршня, и бронзовым покрытием 5
крышки поршня.
Характерной особенностью уплотнения является то, что защит-
ное кольцо, помимо охвата резиновой манжеты по наружному
контуру (на части высоты манжеты), соприкасается с ней по
наклонной поверхности с уклоном в сторону уплотняемой детали.
В связи с таким исполнением прижатие защитного кольца
к уплотняемой детали при давлении рабочей жидкости происходит
под влиянием двух факторов:
1) в результате разжатия защитного кольца упругим элемен-
том — резиновой манжетой;
2) в результате воздействия на кольцо радиального усилия,
возникающего от давления жидкости.
Уплотнение используется при давлениях рабочей жидкости
до 400 кГ/см2. Установка уплотнения возможна только при
52
аксиальной сборке. Форма защитного кольца технологически
сложна и отличается значительной радиальной жесткостью.
Иное исполнение комплектного уплотнения той же фирмы,
уплотняющего поршень при одностороннем давлении рабочей
жидкости, приведено на рис. 32. Предотвращение затягивания
Рис. 32. Комплектное уплотнение:
а — при одностороннем давлении жидкости, б — при двусто-
роннем давлении жидкости
основания резиновой манжеты 1 в зазор между уплотняемыми по-
верхностями достигается при помощи эластичного кольца 2, изгото-
вленного из более твердого, чем резина, материала и изменяющего
свой размер в радиальном направлении в результате давления
жидкости, передаваемого через манжету кольцу. При двусторон-
нем давлении жидкости (рис. 32, б) эластичные кольца 2 пооче-
редно перекрывают зазор между уплотняемыми поверхностями
Рис. 33. Схема уплотнения для высоких давлений:
а — положение уплотнения при нулевом давлении жидкости;
б — при рабочем давлении жидкости
п контактируют только с кольцевой частью основания манжеты 1.
Комплектное уплотнение рассчитано на давление жидкости до-
500 кГ/см? и допускает только осевую сборку.
Фирма «Ronald Trist» (Англия) в качестве уплотнительного
узла гидравлических устройств применяет уплотнение (рис. 33),
состоящее из резиновой фигурной манжеты 1 и пластмассовых
53
прокладок 2, установленных на кольцевой части манжеты и уплот-
няющих зазор при изменении манжетой своих размеров под
давлением.
Отличительной особенностью уплотнения является применение
пластмассовых прокладок, используемых для перекрытия зазора
между поршнем и цилиндром. При подаче жидкости концевая
часть манжеты меняет свои размеры и воздействует на прокладки,
перекрывающие зазоры. Уплотнение рассчитано на давление
рабочей жидкости до 700 кПсм2.
Рис. 34. Схема манжет из резины с тканевой основой
На рис. 34 изображены уплотнения, выполняемые в виде
-односторонних манжет с тканевой основой (ФРГ фирма «Мер-
кель»). Эти уплотнения устанавливаются на поршень или в ци-
линдр и в зависимости от этого выполняются с наружным (схема а)
или внутренним скосом (схема б).
Характеристика стандартных манжетных уплотнений V-образ-
ной формы фирмы «САСО» (Англия), используемых при давлениях
до 140 кГ!см2, приведена на рис. 35. Характеристика отражает
кривые усилий трения, полученных при испытании манжет в рабо-
чем гидроцилиндре 0 70,2 мм при различных значениях скоростей
и давлений.
Как видно из рисунка, при превышении давления
Р 70 кГ/см2 наблюдается увеличение силы трения, при Р >
£> 140 кПсм2 трение возрастает на весьма малую величину и прак-
тически остается постоянным.
-54
Стандартные резиновые манжеты снабжены тканевым кордом
с целью повышения износостойкости манжеты. Размерный ряд
манжет от 5 X 12 до 450 X 500 мм.
Рис. 35. Кривые трения для манжетных
уплотнений испытанных в рабочем цилиндре
d = 76,2 мм
Обеспечение быстрой разборки уплотнения и замены изно-
сившегося его элемента 1 достигается путем применения составного
поршня 2 (рис. 36), центрируемого кольцом 3 прямоугольного
Рис. 36. Уплотнительные элементы, смонтированные
в составном поршне
сечения (Англия). Составные поршни предусмотрены для работы
в цилиндрах, диаметры которых находятся в пределах от 50
до 200 мм.
Чистильщики штоков
Чистильщики предназначаются для предохранения гидро-
домкратов стоек от проникновения в них грязи, штыба и других
абразивов. Особенно чувствительным элементом к загрязнению
55.
являются уплотнения штока, расположенные в верхней ласти
стойки.
Оседающие на выдвижную часть стойки угольная пыль, ча-
стицы породы и другие примеси при опускании штока выводят
из строя не только уплотнения, но и повреждают направляющие
втулки (вкладыши), распределительные устройства и другие де-
тали стойки.
Замена изношенных или нарушенных уплотнений в стесненных
подземных условиях представляет значительные трудности. Спе-
цифические и сложные условия работы гидроузлов предъявляют
повышенные требования к конструкциям чистильщиков штоков.
Так, чистильщик не должен корродировать под влиянием тех
жидкостей и твердых веществ, с которыми соприкасается в работе.
Рпс. 37. Пластмассовый чистплыцпк Гипроуглемаша:
а — общий вид; б — рабочий элемент чистильщика
Для поддержания рабочей кромки чистильщика в плотном кон-
такте с поверхностью штока требуются значительные контактные
усилия. Эти усилия создаются благодаря пружинящим свойствам
рабочего элемента чистильщика или путем установки дополни-
тельных элементов — пружин. Помимо эластичности, материал
чистильщика должен обладать также износостойкостью.
В качестве материала для чистильщика могут быть применены
износомаслостойкая резина и пластмасса.
Марка пластмассы должна быть выбрана таким образом, чтобы
при довольно высоких значениях предварительного натяга рабо-
чий элемент чистильщика обеспечивал отделение грязи без нару-
шения довольно тонкого смазочного покрытия штока.
Материал чистильщика должен быть стойким по отношению
к ударному и абразивному воздействию посторонних частиц.
При опускании штока рабочая кромка чистильщика, устано-
вленная под острым углом к оси штока, удаляет с его поверхности
все имеющиеся на ней посторонние частицы. Уплотняющая кромка
чистильщика всегда острая благодаря затачивающему действию
штока.
Резинопластмассовый чистильщик конструкции Гипроугле-
маша (рис. 37) состоит из рабочего элемента, выполненного из
•56
пластмассы — конусного кольца 7, контактирующего с поверх-
ностью штока, и охватывающей кольцо резиновой манжеты 2,
снабженной пазом, в который входит кольцо.
Резиновая манжета воспринимает биение штока и благодаря
своей упругости сохраняет контакт чистильщика со штоком в те-
чение длительного времени. Манжета со стороны съема абразивов
со штока срезана под углом 30°, благодаря чему обеспечивается
ср,ободный выход частиц, снятых чистильщиком.
К рабочей кромке чистильщика предъявляются жесткие тре-
бования в отношении ее чистоты. При наличии на кромке заусен-
цев и трещин работа чистильщика неэффективна. Контакт чи-
стильщика со штоком дол-
жен быть по всей окруж-
ности и проверяться на
оправке.
Поверхности литьевых
форм, формирующие кольца,
должны иметь шероховатость
не ниже V9 по ГОСТ 2789—
59. Разъем литьевых форм
на рабочей поверхности ко-
лец не допускается.
Резиновая манжета чис-
тильщика (рис. 38) имеет паз
для установки в ней конус-
ного кольца. Манжета вос-
принимает биение рабочего
Рис. 38. Резиновая манжета чистиль-
щика
элемента чистильщика-коль-
ца, выполняемого из более жесткого материала. В связи с этим
при изготовлении манжеты в последней, особенно на поверхно-
стях, контактирующих с конусным кольцом, не допускается тре-
щин, надрезов и других дефектов.
Облой в местах разъема прессформы должен быть тщательно
удален без повреждения поверхности манжеты.
Гидравлическая стойка (см. рис. 2), снабжена резинопласт-
массовыми чистильщиками 5 и 6. Чистильщик 6 предназначен
для очистки выдвижного элемента I стойки, чистильщик 5 для
очистки выдвижного элемента II.
Резинопластмассовые чистильщики допускают осевую, а также
и радиальную сборку.
Чистильщик 5 большего диаметра установлен в гайку с осевой
сборкой, чистильщик 6 меньшего диаметра установлен с радиаль-
ной сборкой.
Для возможности радиальной сборки удерживающий выступ
должен быть умеренным, а диаметр входного отверстия — не-
сколько меньше наружного диаметра конусной вставки. Это
необходимо для надежного удержания конусной вставки чи-
стильщика.
57
В случае осевой сборки удерживающий выступ может быть
увеличен.
Ввиду большой жесткости чистильщика по сравнению с ман-
жетой, исходя из условий монтажа канавка для установки чи-
стильщика снабжается входным отверстием, равным или близким
к наружному диаметру чистильщика, или же перекрывается после
его установки крышкой 9. При установке чистильщика 5 последний
заранее устанавливается до сборки гайки 10. Перед установкой
в канавки чистильщик и места его установки подвергаются смазке.
Рис. 39. Канавка для установки чистильщи-
ков — осевая сборка
Резиновая манжета чистильщика изготовляется из резины
УА-1 по РМ 347—64, пластмассовые кольца чистильщика выпол-
няются из смолы полиамидной 68 ГОСТ 10589—63; способ изго-
товления — литье под давлением. Показатели физико-механи-
ческих свойств полиамидной смолы должны удовлетворять
условиям:
Предел прочности при статическом пзгпбе, кГ/см^ . . 700—850
Удельная ударная вязкость, -кПсл/сл2........................ 100—120
Твердость по Бринеллю, к/'/.и.и.2........................... 14—15
Материалы деталей чистильщиков являются маслостойкими
и допускают применение чистильщиков с минеральными маслами,
водными эмульсиями с присадкой ВНИИНП-117 и другими не-
активными жидкостями к материалам резины УА-1, РМ 347—64
и полиамидной смоле 68 ГОСТ 10589—63.
Надежность и длительная работа чистильщиков в значительной
степени зависят от принятой чистоты обработки и допускаемых
отклонений размеров мест установки чистильщиков и контакти-
рующих с ними штоков.
Форма, рекомендуемая чистота обработки канавок для уста-
новки чистильщиков и допускаемых отклонений их основных
размеров приведены на рис. 39, 40 и табл. 22, 23.
58
Таблица 22
Обозначение чистильщика Диа- метр штока d, мм dR, лш h, мм d-i, мм Е, мм
номи- наль- ный допуска- емые от- клонения номи- наль- ный допуска- емые от- клонения номи- наль- ный допуска- емые от- клонения
РП36Х45 36 46 +0,17 40 +0,34 0,07
РП40Х50 40 50 8 45
Р П45Х55 45 55 50
РП50Х 65 50 65 57
РП55Х70 55 70 4-0.20 +0.36 62 +0,40
РП60Х75 60 75 10 67
РП65Х80 65 80 72
РП70Х85 70 85 77
РП75Х90 75 90 82
РП80Х100 80 100 4-0,23 90 +0,46
РП90Х1Ю 90 110 100
РП100Х120 100 120 110
рП11Ох1зо 110 130 11 +0,43 120 0,10-
РП125Х145 125 145 135
Р Ш40Х160 140 160 +0,26 150 +0,53
PII150X170 150 170 160
P1I160X180 160 180 170
PI1180 X 200 180 200 +0,30 190 +0.60
МРГ160Х70 60 70 +0,20 65 +0,40
МРП80Х90 80 90 +0,23 85 +0,46 .
МРП90Х100 90 100 10 +0,36 95
МРП115X125 115 125 +0,26 120
+0,63
МРП150Х160 150 160 155
Таблица 23
Обозначение чистильщика Диа- метр штоков d, мм dR, мм h, мм d, мм R, мм
номи- наль- ный допуска- емое от- клонение номи- наль- ный допуска- емое от- клонение номи- наль- ный допуска- емое от- клонение
РП36Х45 36 46 +0,17 43 +0,34
РП40х50 40 50 8 47 0,07
РГ145Х55 45 55 52
РП50Х65 РП55Х70 50 55 60 70 +0,20 +0,36 57 67 +0,40
59
Продолжение табл. 23
Обозначение чистильщиков Диа- метр штоков d, лиг h, лиг d, мм Е, мм
номи- наль- ный допуска- емое от- клонение номи- наль- ный допуска- емое от- клонение номи- наль- ный допуска- емое от- клонение
РП60Х75 РП65Х80 60 65 75 80 10 72 77
РП70Х85 РП75Х90 70 75 85 90 81 86
РП80Х100 РП90Х1Ю РП100Х120 80 90 100 100 110 120 +0,23 96 106 116 +0,46
РП110Х130 РП125Х145 РП140Х160 РП150Х170 РП160Х180 110 125 140 150 160 130 145 160 170 180 +0,26 11 +0,43 125 140 155 165 175 +0,53 0,10
РП180Х200 180 200 +0,30 195 +0,60
МРП60Х70 60 70 +0,20 67 +0,40
МРП80Х90 МРП90Х100 80 90 90 100 +0,23 10 +0,36 86 96 +0,46
МРП115Х125 115 125 +26 120
МРП150Х160 150 160 155 +0,53
Рис. 40. Канавка для установки чистильщи-
ков — радиальная сборка
60
Допускаемые отклонения размеров диаметров штоков, при
которых могут применяться чистильщики, не должны превы-
шать Х4. Поверхность штока должна иметь антикоррозийное
покрытие — хромирование.
Шероховатость поверхности штока — V10. Условия хране-
ния резинопластмассовых чистильщиков в помещении то же,
что и для резиновых манжет.
Чистильщики должны быть защищены также от воздействия
веществ, разрушающих их материал.
Таблица 24
Обозначение чистильщика d, мм D, мм В, II, мм
РП36Х46 36 46
РП40Х50 40 50 5 7
РП45Х55 45 55
РП50Х60 50 60
РП50Х65 50 65
РП55Х70 55 70
РП60Х75 60 75 7,5
РП65Х80 65 80 9
РП70Х85 70 85
РП75Х90 75 90
РП80Х100 80 100
РП90Х110 90 110
РП100Х120 100 120
рпиох1зо 110 130
РП125Х145 125 145 10 10
РП140Х160 140 160
РП160Х170 150 170
РП160Х180 160 180
РП180Х200 180 200
Таблица 25
Обозначение чистильщика d, мм В, Л1Л€ В, мм Н, мм
МРП55Х65 55 65 5 8
МРП60Х70 60 70
МРП65Х75 65 75
МРП70Х80 70 80
МРП80Х90 80 90
МРП 90X100 90 100
МРП100Х110 100 110
МРП110Х120 110 120
МРП115Х125 115 125
МРП125Х135 125 135
МРП140Х150 140 150
МРП150Х160 150 160
61
В табл. 24 и 25 приведены типоразмерные ряды резинопласт-
массовых чистильщиков, канавки под которые имеют те же раз-
меры, что и под манжеты уменьшенного сечения по МН 5334—64,
и чистильщиков унифицированных с малогабаритными манжетами.
На рис. 41 изображены чистильщики из маслостойкой ре-
зины УА-1, установленные в верхней части стойки. Рабочая кромка
чистильщика, благодаря упругости резины, плотно прилегает
к очищаемой поверхности штока цилиндра, материал скользит
по наклонной плоскости чистильщика и вытесняется за пределы
гайки, втулки.
Рис. 41. Резиновые чистильщики, установленные в стойке
Чистильщик 1, установленный предварительно, фиксируется
при навинчивании гайки 2, чистильщик 3 устанавливается в ка-
навку путем его сжатия в радиальном направлении. Чистильщики
изготовляются из манжет уменьшенного сечения МН 5334—64
путем их разрезания симметрично по оси на две части, одна из
которых и используется в качестве чистильщика.
Чистильщики, применяемые за рубежом в гидростойках
и домкратах крепей, также преимущественно выполняются из пласт-
массы и маслостойкой резины.
Чистильщик (рис. 42) изготовлен из пластмассы (ФРГ) и пред-
ставляет собой кольцо 1, снабженное с одной стороны язычком 2,
выполняющим роль рабочей кромки чистильщика. Эластичность
пластмассы чистильщика такова, что при довольно высоких пред-
варительных напряжениях кольцо осуществляет отделение грязи
без нарушения довольно тонкого смазочного покрытия штока.
62
Ч истильщик монтируется в канавке гайки 3 путем сжатия его
и радиальном направлении (схема а). При диаметре канавки
менее 30 мм установка таких чистильщиков выполняется по
схеме б.
1
Рис. 42. Чистильщик
Более сложным чистильщиком (рис. 43), применяемым для
очистки выдвижного штока гидроцилиндра и работающим в усло-
виях сильной запыленности, является комбинированный чи-
стильщик.
Чистильщик состоит из рабо-
чего элемента — упругого скреб-
ка 7, выполненного из латуни,
и расположенной за ним зачища-
ющей детали 2, изготовленной из
маслостойкой резины. Скребок
с защищающей деталью заключен
в металлическую обойму 3, содер-
жащую регулируемые проклад-
ки 4, расположенные между дета-
лями чистильщика.
Внутренний диаметр скребка
выполнен несколько меньше диа-
метра штока с целью получения
их надежного контакта. Скребок
установлен в обойме с зазором по
наружному диаметру для воспри-
нятия биения штока, нарушения
соосности и других причин. Рис. 43. Комбинированный яис-
Чистильщик (рис. 44) выпол- тилыцик (США)
нен также комбинированным, со-
держащим скребок 7 и защищающий элемент — маслостойкую
резину 2; чистильщик установлен в кольцевую канавку гайки,
причем концевая часть его расположена под острым углом к штоку.
Наружный диаметр скребка несколько меньше диаметра канавки
для воспринятия биения штока и несоосности. Монтаж чистиль-
щика в канавку осуществляется до установки шевронного уплот-
нения, поджимаемого пружиной.
63
целиком манжета уплотнения
Рис. 44. Комбинированный чис-
тильщик
Из приведенных конструкций чистильщиков видно, что наи-
более простым является чистильщик, состоящий из одного эле-
мента — резиновой манжеты, причем для этой цели используется
или манжета специально изгото-
вленная для очистки штока. Такой
чистильщик имеет существенные
недостатки, связанные с постепен-
ным проникновением под упругую
кромку абразивных частил,. По-
этому чистильщики следует вы-
полнять с дополнением резиновой
манжеты скребком из более твер-
дого, чем резина, материала —
пластмассы, металла. Однако ре-
зино-металлические чистильщики
сложны и менее технологичны, чем
резинопластмассовые, вследствие
чего отдается предпочтение по-
следним.
К достоинствам резинопласт-
массовых чистильщиков отно-
сятся: достаточная эффективность, значительный срок службы,
технологичность конструкции, удобство сборки (осевая и ради-
альная сборка), взаимозаменяемость с манжетами, что позволяет
в случае отсутствия чистильщика (при ремонте и т. п.) заменить
его манжетой.
5. Уплотнения для неподвижных соединении
Уплотнения резиновыми кольцами
Резиновые кольца различной формы создают уплотняющий
эффект в результате их радиального сжатия в монтажной канавке;
в последующий период под воздействием давления рабочей жидко-
сти происходит еще большая деформация кольца.
Наиболее распространенной и обычной формой уплотнения
неподвижных соединений в горных машинах являются резиновые
кольца круглого сечения, выполненные из маслостойкой резины;
реже эти кольца применяются для герметизации подвижных
соединений.
Уплотнительные резиновые кольца круглого сечения по срав-
нению с кольцами другого сечения имеют следующие преиму-
щества: возможность их применения при жестких габаритных
ограничениях, простота установки, отсутствие необходимости
регулирования, возможность использования в широком диапазоне
давлений, температур и сред.
Условия, при которых уплотнительные кольца не рекомен-
дуется применять, — сильно загрязненная среда, присутствие
абразивных частиц и недостаточная чистота обработки уплотня-
64
емых поверхностей. При герметизации подвижных соединений
они также реагируют на неравномерность смазочной пленки
па рабочей поверхности. При нарушении пленки и плохой чистоте
обработки кольцо может скручиваться и терять уплотняющие
свойства.
Уплотнительные свойства колец круглого сечения зависят
or деформаций, контролируемых при установке кольца в ка-
навку, и последующих деформаций в результате давления рабочей
жидкости. При установке кольца в канавку происходит некоторое
его сжатие в радиальном направлении, а под действием давления
рабочей жидкости — дальнейшая деформация и более плотное
перекрытие установленного зазора между уплотняемыми деталями.
Рис. 45. Схема уплотнительного устройства и работы резинового кольца
круглого сечения
В одной из неподвижных сопрягаемых поверхностей I выпол-
няется канавка, чаще прямоугольного сечения (схема а), в кото-
рую закладывается кольцо круглого сечения диаметром d (рис. 45).
Диаметр сечения кольца принимается таким, чтобы с учетом воз-
можного зазора С между сопрягаемыми поверхностями I и II
был обеспечен начальный натяг б, в результате которого уплот-
нительное кольцо обжимается по поперечному сечению. Этим
начальным обжатием кольца создается герметичность соединения
до появления давления рабочей жидкости.
Под действием давления Р уплотнительное кольцо сдвигается
(схема б) и, деформируясь, создает плотный контакт с уплотня-
ющими поверхностями, исключая возможность утечек рабочей
жидкости.
Канавки в зависимости от условий применения выполняются
па поршне, либо в цилиндре (рис. 46).
При установке кольца на схеме а исходной величиной является
диаметр отверстия Da, по которому подбирают резиновое кольцо
таким образом, чтобы соблюдалось условие Dn = D + 2d, где D
и d (схема в) — номинальный внутренний диаметр кольца и диа-
метр его поперечного сечения.
5 Заказ 628
65
При установке кольца по схеме б исходным является диаметр
штока £)шт, по которому подбирают резиновое кольцо, имеющее
условный внутренний диаметр D = D^.
Резиновые кольца круглого сечения, применяемые в горном
машиностроении для уплотнения подвижных и неподвижных
соединений регламентируются ГОСТом 9833—61, по которому
рекомендуются кольца для герметизации рабочей жидкости в ги-
0
Рис. 46. Схема установки резинового коль-
ца в канавку
дравлических устройствах
с возвратно-поступатель-
ным перемещением при
скорости до 0,2 м!сек,
в температурном интер-
вале от —45 до +Ю0° С,
при давлении до 100«Г!см2,
а с применением защитных
шайб — до 200 кПсм*.
Разработанный Гипро-
углемашем на основе этого
ГОСТа руководящий мате-
риал РМ 350—64 распро-
страняется на кольца
круглого сечения, предна-
значенные для уплотнения
неподвижных соединений
диаметром от 5 до 400 мм,
для давлений рабочей
жидкости до 600 кПсм2, при условии изготовления колец из ре-
зины группы 2А. Руководящий материал РМ 350—64 содержит
67 типоразмеров колец круглого сечения для диапазона диа-
метров (D) от 5 до 380 мм.
Надежная работа уплотнительного кольца в значительной сте-
пени зависит от величины б — предварительного обжатия (натяга)
круглого сечения кольца и С — величины радиального зазора
между сопрягаемыми поверхностями.
Предваршпелъное обжатие колец (натяги) 1
Установлено, что поддержание герметичности при отсутствии
или при малой величине рабочего давления является более слож-
ной задачей, чем герметизация при рабочем давлении. Это объяс-
няется тем, что в первом случае герметичность обеспечивается
лишь контактным давлением, полученным за счет упругих свойств
самого уплотнительного материала. Небольшое давление рабочей
жидкости (величина его при неработающей гидросистеме
обычно не превышает 0,1—0,2 кГ/см2) не может преодолеть же-
1 Методика расчета максимального неминимального обжатия поперечного
сечения резинового кольца разработана институтом ВНИИПТуглемаш.
66
< гкости уплотнительного элемента, деформировать его и повлиять
н.1 увеличение контактного давления.
В связи с этим решающее значение для сохранения герметич-
ности в данном случае будет иметь свойство уплотнительного
материала, в частности, способность его сохранить заданную
величину начального давления независимо от изменения внешних
условий. Критерием герметичности уплотнений является мини-
мальное давление j?Omin на контактной поверхности, связанное
с шириной контакта I (см. рис. 45).
Известно, что с уменьшением ширины контакта величина Ро min
возрастает;
Для уплотнений из резины с прямоугольным или круглым
сечением экспериментально установили следующую зависи-
мость:
(4)
где В и (э — величины постоянные.
Величина Ро min зависит от чистоты обработки поверхности
и ее покрытия, но, как показали опыты, не зависит от вязкости
жидкости. Последнее обстоятельство указывает на то, что герме-
тизация обеспечивается в основном внедрением резины в микро-
исровности поверхностей.
Измерение и контроль контактного давления являются слож-
ной задачей. В связи с этим для расчетов и конструирования
используется величина, однозначно связанная с начальным
контактным давлением.
Этой величиной является предварительное обжатие попереч-
ного сечения резинового кольца (натяг). Коэффициенты минималь-
ного и максимального обжатия поперечного сечения резинового
кольца с достаточной точностью определяются по формулам:
^min=-^100, %, (5)
umin
лгоах = -^-100, %, (6)
amax
где j4mjn и Лтах — соответственно коэффициенты минимального
и максимального обжатия поперечного сече-
ния резинового кольца, %;
6ffiJn и б тах — минимальный и максимальный натяг резино-
вых колец, мм;
dmin и dmax — минимальный и максимальный диаметры по-
перечного сечения резиновых колец, мм.
х л Лл ^ц4"Ац С®кан Акан)
6min = d — Bd---------------------
Ац+^nmax , . ,
= d + л-к-Мр, (8)
5*
67
где d — номинальный диаметр (см. рис. 46) поперечного сечения
резинового уплотнения, мм;
(S.d — допуск на диаметр, мм;
£>ц — номинальный диаметр цилиндра, мм;
Дц — допуск на диаметр цилиндра, мм;
£)|;ан — диаметр дна канавки на плунжере, мм;
Акан — Допуск на £>кан, мм;
к — допустимое биение дна канавки по отношению к поверх-
ности плунжера, мм;
Adp — уменьшение диаметра поперечного сечения кольца от на-
тяжения его па плунжер при определении минимального
натяга, мм;
А„ — максимальный допуск на диаметр плунжера, мм;
/\d't — уменьшение диаметра поперечного сечения кольца от на-
тяжения его на шток при определении максимального
натяга, мм.
Уменьшение диаметра поперечного сечения кольца при посадке
его на шток происходит в результате того, что внутренний диа-
метр кольца меньше диаметра дна канавки на штоке.
Формулами (7) и (8) учитывают изменение натягов в зависи-
мости от допусков на сопрягаемые детали, возможного биения
дна канавки, смещения штока к одной стороне цилиндра и умень-
шения диаметра поперечного сечения кольца.
= Якан - Дкан - Рр. к - Ар. J (9)
— (^р.к + Др.кИМ, (19)
где Dp к — внутренний диаметр резинового кольца, мм;
Ар к — допуск на диаметр, мм;
р = 0,5 — коэффициент Пуассона.
Подсчитанные по приведенной методике коэффициенты мини-
мальных и максимальных обжатий поперечных сечений резиновых
колец для уплотнений, выполняемых по ГОСТ 9833—61
(РМ 350—64), приведены в табл. 26.
Как видно из данных табл. 26, наиболее низкий коэффициент
минимального обжатия поперечного сечения свойствен резиновым
кольцам, выполнявшимся по ранее действовавшей нормали Гипро-
углематпа ВН 630—55. В связи с введением ГОСТ 9833—61 и РМ
350—64 нормаль ВН 630—55 отменена.
Для герметизации неподвижных соединений гидравлических
устройств горных машин применяются резиновые кольца ГОСТ
9833—61 (РМ 350—64).
Средние значения натягов для резиновых колец по этому
ГОСТу для неподвижных соединений находятся в пределах —
= 0,2—0,25; для подвижных соединений натяг принимается
несколько меньше:—у- = 0,15—0,2.
d
68
Таблица 26
Нормали и ГОСТ Диаметры уплот- няемого узла, лыи Коэффициент обжатия для соединений, %
неподвижных ПОДВИЖНЫХ
цилиндр ШТОК мини- мальный макси- мальный мини- мальный макси- мальный
НН 630—55 10 6 3,6 22,3 0 18,1
ГОСТ 9833—61 10 6 12,3 25,6 7,8 18,9
ВИ 630—55 16 12 3,8 25,3 0 20,4
ГОСТ 9833—61 16 12 13,1 26,0 7,9 20,1
ВН 630—55 20 16 2,9 18,3 0 15,4
ГОСТ 9833—61 20 16 13,0 29,0 7,6 20,9
ВН 630—55 40 32 2,4 16,4 0 13,8
ГОСТ 9833—61 40 32 14,1 25,3 9,4 19,3
Практически натяги резиновых уплотнительных колец круг-
лого сечения имеют значительные отклонения от номинальных
величин вследствие колебаний диаметра поперечного сечения
кольца, диаметра канавки, допусков на сопрягаемые поверхности
и т. д. Следует учесть недостаточно совершенную технологию
изготовления колец, что приводит к резким колебаниям размера
сечения кольца.
,Действительные значения натягов, полученных в результате
фактических замеров выполненных подвижных соединений по
ГОСТ 9833—61, показывают отклонения их от номинальных
(табл. 27).
Превышение максимальных натягов приводит к возрастанию
моментов трения в подвижных соединениях при возвратно-посту-
пательном движении поршней гидравлических клапанов, что
отрицательно сказывается на их технической характеристике.
Зазоры между сопрягаемыми поверхностями
Зазоры между сопрягаемыми поверхностями не в меньшей
степени, чем радиальный натяг, влияют на работу уплотнитель-
ного кольца.
Кольца круглого сечения при уплотнении подвижных соеди-
нений нодвержены перемещениям в направлениях действия давле-
ния рабочей жидкости. При слишком больших зазорах между
цилиндром и поршнем кольцо выдавливается в зазор. При пере-
катывании кольца в канавке, в результате его защемления, могут
появиться вырывы, а в местах наибольших напряжений кольца
вследствие износа образуются кольцевые борозды.
При перемене хода поршня кольцо принимает первоначальную
овальную форму и перекатывается к другой стороне канавки.
Выдавливаемая часть кольца заметна на поверхности его по
69
Таблица 27
70
надрезу. Этот надрез постепенно увеличивается, пока, наконец,
не приводит к полному отрыву куска кольца.
Склонность кольца к выдавливанию зависит от величины за-
зора, давления, твердости и других физических свойств
материала кольца.
По данным [2], допустимые зазоры С (см. рис. 47) между
уплотняемыми поверхностями принимаются по табл. 28.
Таблица 28
Рабочее давление кГ/см2 Твердость резины по ТМ-2
70 80 90
0 17,5 35 70 105 140 210 350 0,25 0,20 0,13 0,08 0,25 0,2 0,13 0,10 0,08 0,25 0,20 0,13 0,10 0,08
Рекомендуемые наибольшие зазоры относятся только к по-
движным соединениям; в неподвижных соединениях при давлении
до’ 600 кПсм* значения зазоров между уплотняемыми поверхно-
стями регламентируются РМ 350—64.
Рис. 47. Уплотнение с применением защитного кольца:
а — при одностороннем давлении рабочей жидкости; б — при двустороннем
давлении рабочей жидкости.
Для предохранения колец от вдавливания в зазор при давле-
ниях рабочей жидкости свыше 100 кПсм2 применяются за-
щитные кольца (рис. 47).
Из защитных колец, применяемых для герметизации подвиж-
ных соединений при давлениях рабочей жидкости до 200 кГ1см2,
наибольшее распространение получили кольца круглого сечения.
71
Рис. 48. Уплотнение с применением
фасонного защитного кольца
Под действием давления рабочей жидкости происходит де-
формация уплотнительного 1 и защитного 2 колец. При этом за-
щитное кольцо перекрывает зазор С и устраняет этим возможность
вдавливания в него уплотнительного кольца. Защитные кольца
размещаются в уплотнительном узле со стороны, противополож-
ной направлению давления. В случае двустороннего действия
давления защитные кольца располагаются с обеих сторон уплот-
нительного кольца.
Защитные кольца выполняются из эластичного материала,
обладающего достаточной жесткостью, чтобы не происходило его
выдавливапие в зазор давле-
нием рабочей жидкости. Защит-
ные кольца изготавливаются
цельными и разрезными.
Защитные кольца изготавли-
вают из фторопласта-4 марки Н.
Толщина таких колец при
D<^GOmm не превышает 1,5 мм;
при D от 60 до 190 мм S = 2 мм;
при D >> 190 мм 5 = 3 мм, где
D — наружный диаметр кольца.
Цельные кольца из фторопласта
при монтаже растягивают на
конической оправке.
Защитные кольца из фторо-
пласта-4 рекомендуется приме-
нять лишь при уплотнении по-
движных соединений. Ввиду
сложности изготовления и сбор-
ки защитных колец из фторопласта-4 последние в угольном
машиностроении применения не нашли.
При повышении давления увеличиваются усилия, действующие
на уплотнение и стенку монтажной канавки, воспринимающую
усилия. Возникающие при этом противоречивые требования в от-
ношении прочности и герметичности уплотнений, изготовленных
из одного материала, пока не решены.
Более перспективным в этом отношении является ком-
плектное уплотнение, состоящее из резинового кольца и фасон-
ного защитного элемента, расположенного со стороны, проти-
воположной действующему давлению, и обладающего более
высокой твердостью, чем резина (пластмассы, нейлон, капролон
и др.).
На рис. 48 изображено с одной стороны уплотнение, выпол-
ненное из обычного резинового кольца (схема а), с другой сто-
роны — уплотнение, состоящее из двух элементов (схема б):
резинового кольца и фигурной пластинки 2, выполненной из более
твердого чем резина материала. Уплотнение, выполненное в виде
резинового кольца, прилегает на относительно большей площади
72
к уплотняемой поверхности (контакт ZJ и в связи с большим
трением износ его будет интенсивным.
В комплектном уплотнении ввиду наличия желобообразного
защитного элемента, контактная поверхность (Z2) между кольцом
круглого сечения и штоком поршня резко уменьшается; кроме
того, защитный элемент устраняет вдавливание кольца в щель.
Комплектное уплотнение (рис. 49) состоит из резинового
кольца 1 и охватывающего его пластмассового кольца 2 (вари-
ант а), контактирующего с уплотняемой поверхностью. Наиболь-
шее распространение получило уплотнение с резиновым кольцом
прямоугольного сечения (вариант б) ввиду его большей надеж-
ности. При использовании такого уплотнения устраняется воз-
можность прилипания резины к
Рис. 49. Комплектное уплотнение пор-
шня и штока с кольцом круглого сече-
ния и прямоугольного сечения
сопряженным поверхностям
Рис. 50. Значение суммарной
утечки жидкости через комплект-
ное уплотнение
в состоянии покоя и резко уменьшаются силы трения, в связи
с чем увеличивается долговечность уплотнения и повышаются
пределы колебаний температуры рабочей жидкости.
Подобные конструкции уплотнений могут применяться при
давлениях от 0 до 350 кГ/см2 и температурах от 80 до 250° С.
Кольца изготовляются из фторопласта-4, обладающего небольшим
коэффициентом трения. Поджим уплотнения к поверхности сколь-
жения осуществляется резиновым кольцом.
Данные о величине утечки жидкости через комплектное уплот-
нение при v = 0,015 м!сек, давлении Р = 135 кПсм2 и ходе штока
62 мм приведены на рис. 50.
Помимо правильно выбранных натяга уплотнительного кольца
и зазора между уплотняемыми поверхностями, работоспособность
кольцевого уплотнения зависит от формы и размера канавки;
обработки канавки, материала кольца, величины утечек, вида
смазки, качества монтажа кольца.
Форма и размеры канавок
Наибольшее распространение получила канавка прямоуголь-
ной формы.
Размеры канавки выбираются так, чтобы при наиболее не-
выгодном сочетании отклонений в размерах сопрягаемых деталей
73
резиновое кольцо, устанавливаемое в канавку, предварительно
сжималось.
Размеры канавки (рис. 51) для уплотнений подвижных соеди-
нений рассчитываются по формулам:
для канавки в поршне
^max -^min 2 (dmali бщах)>
^min -^max 2 (^rmn . .
£max = rmin-0,ldH;
•^min = ^rnjn 0,25dH;
Рис. 51. Расчетная схема уплотнительного
соединения резиновыми кольцами круглого
сечения
для канавки шириной а в цилиндре
•^min ~ -®шах “Ь 2 (^щах ^тах)>
•^тах = ^min "Ь2 (Йт;п dm|n),
£>max = Bmin-0,i4; ( }
^min = -®min — 0,25dH;
остальные параметры уплотнений
-^шах = 1>3^тах>
^min = 1 >25dniax, (13)
где А — внутренний диаметр цилиндра;
В — внешний диаметр поршня или штока;
Г — диаметр канавки (шейки канавки) на поршне;
D — внутренний диаметр кольца в свободном состоянии;
Е — диаметр канавки в цилиндре;
tZH — номинальный диаметр поперечного сечения уплотни-
тельного кольца;
d — действительный диаметр поперечного сечения уплотни-
тельного кольца;
6 — радиальное сжатие уплотнительного кольца.
74
Параметры наружных и внутренних канавок под резиновые
кольца, выполняемые по руководящему материалу Гипроуглемаша
РМ 350—64, приведены в табл. 29 и 30.
Стенки канавки принимаются прямыми, внешние их кромки
округлены по радиусу 0,05—0,1 мм. Внутренние канавки в сопря-
жениях выполняются по радиусу, зависящему от диаметра попе-
речного сечения кольца; в среднем этот радиус характеризуется
величиной 0,5 мм. Ширина канавки принимается в 1,4—1,8 раза
больше, чем диаметр поперечного сечения кольца. В канавке
кольцо скользит и перекатывается до упора в стенку, уплотняя
зазор, при реверсе давления происходит аналогичное явление.
При установке колец уменьшенного сечения для неподвижных
радиальных соединений по ГОСТ 9833—61 канавки под них вы-
Рис. 52. Расположение уплотнительного кольца в канавках:
а—*- с закругленным основанием, бив — с угловым основанием; [г —
с уширенным основанием
полняются с наклонными стенками, с уширением под углом 5°
кверху и размерами, принятыми для них по ГОСТу для колец
уменьшенного сечения.
Возможно применение угловых канавок с закругленным
й угловым основанием (рис. 52), отличающихся высоким гермети-
зирующим свойством и рекомендуемых для уплотнений, работа-
ющих при низких температурах, где требуется повышенное ради-
альное сдавливание. Недостаток угловых канавок заключается
в том, что они обладают большим трением.
Канавки с уширенным основанием (в виде ласточкина хвоста)
применяются для штоков при небольших скоростях движения.
В этих условиях такая канавка уменьшает возможность выдавли-
вания кольца в зазор.
При использовании канавок с размещенными в них кольцами
в средах высоких давлений уменьшается площадь контакта кольца
с подвижной, скользящей деталью. Угол наклона боковой стенки
принимается равным 25—30° для давлений выше 150 кГ1см2 и 45°
для давлений до 150 кПсм2. Радиусы закругления канавки обычно
принимаются: у основания колец 0,4—0,5 мм, у кромки канавки
не более 0,1 мм. Допуск на глубину канавки 0,05 мм.
Недостатком канавок с уширенным основанием является высо-
кая стоимость их изготовления, поэтому такие канавки не полу-
чили распространения.
75
Табл и ц а 29
диа- Диаметр соединения, мм Диаметр канавки вки О ю дна- Диаметр соединения, мм Диаметр ка- навки Di, мм S £ Р5 О ю
Di , мм
ияемый д 5 допускаемое отклонение но ми- допу- скаемое га кана м ЭН *4 э пяемый ), мм i R допускаемое отклонение КОМИ- допу- скаемое [а кана 5 k, не и
Улл от] метр номин; ный D d наль- ный отклоне- ние s « ь 5 4 2 « Й К § в >> S И S« О 3 к а D d наль- ный откло- нение Ширин: Ъ, Аа Г. & aS и §
8 8 5,2 -0,025 3,0 35 35 28,5 -0,045 5,5 0,04
10 12 10 12 6,3 8,3 П—0,03 38 40 38 40 30,5 32,5 6,0
14 14 10,3 42 42 35,5
16 16 12,3 -0,035 3,5 45 45 38,5 5,5
18 18 14,3 0,04 48 48 40,5 -0,05
20 20 Аз Х3 16,3 50 50 Аз Хз 42,5 6,0 0,06
22 22 18,3 52 52 45,5 5,5
25 25 20,3 4,5 55 55 48,5
28 30 28 30 22,3 24,3 -0,045 5,0 60 65 60 65 50,6 55,6 —0,06 7,5
32 32 25,5 5,5 70 70 60,6
75 75 65,6 190 190 180,6 7,5^ ^0,06
80 80 Х3 70,6 -0,06 200 200 185,8
85 85 75,6 210 210 195,8
90 95 100 НО 90 95 100 110 80,6 85,6 90,6 100,6 -0,07 7,5 0,06 220 240 250 260 220 240 250 260 Сз 205,8 225,8 235.8 245,8 -0,09
120 125 120 125 Аз Сз 110.6 115,6 280 300 280 300 Аз 265,8 285,8 10,5 0,07
130 140 150 160 130 140 150 160 120,6 130,6 140,6 150,6 -0,08 320 340 360 320 340 360 D 305,8 325,8 345,8 —0,1
170 180 170 180 160,6 170,6 380 400 380 400 365,8 385,8 -0,12
Таблица 30
Уплотняемый диа- метр d, мм Диаметр соединения, лш Диаметр ка- навки Di, мм S к fa О ю св & Диаметр соединения, мм Диаметр канавки D 2, мм й о
я допускаемое отклонение аль- допускаемое отклонение ( «в св К св з fe, не w 3 я номиналь- ный допускаемое отклонение номи- нальный допу- скаемое отклоне- ние св И св й k, не ( i
о 3 й и D d И и « о 3 И щ §» Г- Пл Биенж лее, м. У ПЛ ОТ! метр d D d Ширин, &. Аз Биение лее, мл
5 5 7,8 3,0 30 30 37,5
6 6 9,7 + 0,03 32 32 39,5 6,0
8 10 8 10 11,7 13,7 + 0,035 35 38 35 38 41,5 44,5 + 0,05 5,5
12 12 15,7 3,5 40 40 47,5
14 14 17,7 42 42 49,5 6,0
16 16 Аз Х-. 19,7 0,04 43 45 Ад Хг 51,5 0,06
1
18 20 22 25 28 18 20 22 25 28 । 21,7 24,7 27,7 31,5 34,5 + 0,045 +0,05 48 50 55 60 65 48 50 55 60 65 54,5 59,4 64,4 69,4 74,4 +0,06 5,5
4,5 7,5
5,0
5,5
70 75 80 85 90 100 110 120 125 130 140 150 160 170 2, 70 75 80 85 90 100 110 120 125 130 140 150 160 170 Аз X, Сз 79,4 84,4 89,4 94,4 99,4 109,4 119,4 129,4 134,4 139,4 149,4 159,4 169,4 179,4 + 0,06 7,5 0,06 180 190 200 210 220 240 250 260 280 300 320 340 360 380 180 190 200 210 220 240 250 260 280 300 320 340 360 380 Аз с, D 189,4 204,2 214,2 224,2 234,2 254,2 264,2 274,2 294,2 314,2 334,2 354,2 374,2 394,2 +0,09 7,5 0,06
10,5 0,07
+0,07
+ 0,1
+0,08
0,12
Обработка канавок
Большое влияние на долговечность уплотнительных колец,
применяемых в подвижных соединениях, оказывает чистота по-
верхности движущейся относительно кольца.
Сравнительная долговечность уплотнительных колец, выпол-
ненных из резины твердостью по Шору 75, в зависимости от давле-
ния и чистоты поверхности штока характеризуется данными,
приведенными в табл. 31.
Таблица 31
Давление рабочей жидкости, кГ/см2 Количество двойных ходов до износа уплотнения при чистоте поверх- ности штока
VI1 (0,06 Л1К) V8 (0.56 Л1К)
210 11000 1100
175 18 000 1800
140 31 500 3000
Из приведенных данных видно, что долговечность уплотни-
тельного кольца можно резко повысить увеличением класса чи-
стоты поверхности.
Движущуюся относительно уплотнительного кольца поверх-
ность необходимо подвергать полировке или роликовой обкатке,
так как в этом случае, при одном и том же классе чистоты поверх-
ности, микронеровности имеют более скругленные очертания,
что благоприятно сказывается на износе уплотнительного
кольца.
Материал колец
Кольца круглого сечения, применяемые для уплотнения не-
подвижных и подвижных соединений гидравлических устройств,
работающих в температурном интервале от —15 до 4-90° С, изго-
товляются из маслостойкой резины, освоенной Курским заводом
резинотехнических изделий под индексом КР-360 (группа 2А)
и известной также под индексом Гипроуглемаша УА-1. Эта же
резина рекомендуется для изготовления двухкромочиых колец.
Резина КР-360 обладает большой износостойкостью при работе
в среде минеральных масел и водио-масляных эмульсий. Она
также обладает значительной твердостью, предотвращающей за-
тягивание резины в зазор.
Для надежности уплотнений, получающихся при прессовании
уплотнительных колец, плоскость разъема прессформ распола-
гают обычно вне рабочих поверхностей под углом 45° к вертикали.
При применении защитных колец из фторопласта-4 необхо-
димо учитывать его сравнительно невысокую твердость, значи-
тельную текучесть при низкой температуре (предельно допустимая
60
нагрузка 30 кПсм2), а также недостаточную эластичность. Пос-
ледний недостаток может быть компенсирован комбинацией его
с резиной или поджатием пружиной. Из-за недостаточной эла-
стичности не рекомендуется изготовлять из фторопласта само-
уплотняющиеся уплотнения, работающие при невысоких давле-
ниях. При сборке детали из фторопласта-4 необходимо смазывать
для резкого снижения коэффициента трения его о металл.
При отсутствии хорошего отвода тепла от фторопласта-4 может
быстро наступать перегрев трущейся поверхности уплотнения
и преждевременный ее износ.
Утечки
При уплотнении подвижных соединений кольцами круглого
сечения допускаются утечки в размере нескольких капель на каж-
дую тысячу ходов; величина утечки зависит от вязкости рабочей
жидкости.
Рис. 53. Изменение утечки
жидкости при движении што-
ка, уплотненного резиновыми
кольцами круглого сечения:
1 — уплотнение штока t = 18—
38° С; г — уплотнение поршня t —
18—38° С; диаметр поршня 170 мм
На рис. 53 приведена диаграмма утечек жидкости при движе-
нии штока и поршня, уплотненных резиновыми кольцами круглого
сечения; каждое уплотнение состоит из двух колец (ГОСТ
Рис. 54. Изменение температу-
ры: цилиндра при уплотнении
поршня и штока одним рези-
новым кольцом круглого сече-
ния
1 — при Р = 500 кГ/см2; S — при
Р = 300 кГ/см2', 3 — при р =
= 200 кГ/с.м2; 4 — масла при Р =
= 200 кГ/см2
Утечка жидкости при низкой температуре возрастает незна-
чительно. С увеличением диаметров штоков и поршней утечки
увеличиваются примерно пропорционально уплотняемому диа-
метру.
6 Заказ 628
81
На рис. 54 дана диаграмма изменения температуры цилиндра
и масла при уплотнении поршня и штока одним резиновым коль-
цом круглого сечения (натяг 12%). Кривые 7 и 2 обрываются
при продолжительности работы 1,5—2 ч ввиду разрушения уплот-
нительных колец.
Смазка
При сборке кольца круглого сечения большое значение имеет
смазка. Перед сборкой узла необходимо смазать рабочей жидко-
стью кольцо, канавку и все поверхности, по которым кольцо
должно пройти при установке. Если кольцо уплотняет полость
залитую жидкостью, обладающей хорошими смазочными свой-
ствами, то предварительной смазки кольца не требуется.
В уплотнительных устройствах используются консистентные
смазки, образующие на рабочей поверхности прочную устойчивую
пленку. Для недопущения повреждения колец круглого сечения
при сборке рекомендуется смазка ЦИАТИМ-221 ГОСТ 9433—60.
Эта смазка предназначена для смазывания узлов трения и сопря-
женных поверхностей «металл — металл» и «металл — резина»,
работающих в интервале температур от —60 до 4-150° С в агрес-
сивных средах.
Монтаж колец
При уплотнении подвижных и неподвижных соединений рези-
новыми кольцами необходимо выполнять все требования, предъ-
являемые к сопрягаемым с ними деталями. Только при выполне-
нии требований в процессе монтажа возможно предохранить
кольца от повреждений и обеспечить их нормальную работу.
Если резиновое кольцо круглого сечения, расположенное
в канавке с натягом, пересекает при движении отверстие или
окно, то материал кольца будет затекать в такое неогражденное
пространство. При этом на кольцах могут появиться порезы
пли вырывы от острых краев цилиндра.
Целесообразно для предотвращения повреждений кольца, иа
пути его движения не располагать какие-либо отверстия и окна.
Если избежать отверстий с острыми краями ие представляется
возможным, то в местах их размещений следует сделать кольцевые
проточки с входными фасками, предотвращающими повреждения
уплотнительного кольца, а острые края всех отверстий снабдить
округлениями или фасками, принятыми для заходиых фасок
и проточек канавок для колец (рис. 55, а, б). Концевые части
уплотняемых поверхностей необходимо снабдить входными фас-
ками под углом 15—20°, предотвращающими защемление и раз-
рушение кольца (рис. 55, в).
При уплотнении штока следует предусматривать на концевой
его части заходную фаску (рис. 56), округляя ее в месте сопря-
жения с цилиндром.
82
Рис. 55. Способы устранения по-
вреждений колец при монтаже
Рис. 56. Размеры фасок:
а — при уплотнении штока; б — при уплотнении цилиндра
6*
Минимальный размер фаски должен быть
йф =D2 — 2d — 1,
где D2 — диаметр канавки;
d — диаметр поперечного сечения кольца.
При уплотнении цилиндра необходимо предусматривать за-
ходную фаску в цилиндре с минимальным размером
£>ф=£>1 + 2й+1,
где D J — диаметр канавки;
d — диаметр поперечного сечения кольца.
Переходы заходных фасок подвергать полировке.
Установку кольца в гнездо па поршне следует производить
с помощью стальной конусной оправки. Размеры оправки уста-
навливаются в соответствии с размером уплотняемого штока.
При установке кольца в канавку цилиндра его вставляют
в выточку с помощью обычного слесарного инструмента, после
чего расправляют специальной оправкой.
ГЛАВА HI
УПЛОТНЕНИЯ ВАЛОВ
Наиболее распространенным видом уплотнений валов горных
машин являются резиновые армированные манжеты, предотвра-
щающие вытекание минеральных масел из внутренних полостей
механизмов, а также предохраняющие механизм от проникновения
в него извне воды и посторонних частиц.
Достоинствами их являются компактность, удобство монтажа,
пригодность к широкому серийному производству и удовлетво-
рительная герметичность при жидкой смазке.
К недостаткам манжетных уплотнений относятся требователь-
ность к качеству материала (теплостойкость и износостойкость),
чувствительность к абразивным частицам. Защита резиновых
манжетных уплотнений от абразивов достигается применением
совместно с ними лабиринтов, дополнительных уплотнений и дру-
гих защитных устройств.
Герметичность и износостойкость радиальных контактных
резиновых манжет зависит от их конструктивного исполнения
и марки резины, из которой они изготовлены.
Стесненная подземная обстановка не создает нормальных
условий для демонтажа и сборки уплотнительного узла с целью
замены изношенной манжеты. В связи с этим повышение надеж-
ности и долговечности манжетного уплотнения и доведение времени
эксплуатации манжеты до общего установленного срока работы
машины до профилактического ремонта имеют актуальное
значение.
В горных машинах нашли применение три виДа резиновых
манжет:
1. Манжеты резиновые армированные с пружиной для уплот-
нения валов по машиностроительной нормали МН 5308-10—64.
2. Манжеты резиновые типа УМП по руководящему материалу
РМ 320—59 Гипроуглемаша.
3. Манжеты резиновые разрезные типа УМР по руководящему
материалу РМ 327—59 Гипроуглемаша.
Если для внутренних узлов механизмов часто ограничиваются
одним видом уплотнения, то не представляется возможным
85
герметизировать, например, выходные валы редукторов, используя
только какой-либо один вид уплотнения.
В связи с этим для выходных валов редукторов применяют
комбинированные уплотнения, решающие задачу герметизации
узла и сочетающие известные манжетные, торцовые, диафрагмен-
ные и другие уплотнения.
Используемые для выходных валов комбинированные уплот-
нения подразделяются на две группы.
К первой группе относятся комбинированные уплотнения,
состоящие из лабиринта, манжеты УМП и армированной манжеты,
ко второй — уплотнения, сочетающие лабиринт, торцовое или
диафрагменное уплотнение.
В горных машинах для уплотнения выходных валов наиболь-
шее применение получили комбинированные уплотнения первой
группы ввиду их преимуществ по сравнению с уплотнениями
второй группы: большая простота и надежность в условиях работы
в запыленных и влажных средах.
Манжеты резиновые армированные
Манжеты резиновые армированные с пружиной для уплотне-
ния валов, регламентируемые машиностроительной нормалью
МН 5308-10—64 (разработанной Гипроуглемашем и НИИРПом),
предназначаются в основном для предотвращения утечки масла
из внутренних полостей механизма.
Рекомендуемый типоразмерный ряд манжет для горного ма-
шиностроения и типовая конструкция армированной манжеты
приведены в табл. 32.
Машиностроительная нормаль МН 5308—64 включает основные
размеры уплотняемых диаметров от 6 до 500 мм. Для горного
машиностроения ограничительный ряд нормали включает 39 типо-
размеров для диаметров от 20 до 450 мм, из них 30 типоразмеров
являются взаимозаменяемыми с манжетами по руководящему
материалу Гипроуглемаша РМ 319—59, применявшимися в горном
машиностроении до выхода указанной нормали (в табл. 32 отме-
чены знаком «+»)- Манжета снабжается металлическим каркас-
ным кольцом жесткости 1 и кольцевой спиральной пружиной 2
(см. эскиз в табл. 32).
Рабочая уплотняющая острая кромка А манжеты расположена
с опережением по отношению к вертикали, проходящей через
центр пружины, что предотвращает возможно выворачивание
манжеты, влекущее за собой выпадение пружины из гнезда. Сме-
щение впадины, удерживающей пружину относительно опорной
поверхности манжеты, и значительная высота борта Б обеспечи-
вают надежное положение пружины в гнезде манжеты.
Благодаря устойчивому положению уплотняющей кромки ман-
жеты и малой ее площади контакта ширина кольца трения прак-
тически не превышает 1,5—2 мм. Обод манжеты, армированный
стальным каркасным кольцом при посадке в расточку, выполненную
86
Таблица 32
Диаметр вала d, Л1Л1 d, Л1Л1 D, ЛШ В, мм Приме- няемость
номи- нальный допу- скаемое откло- нение номи- нальный допу- скаемое отклоне- ние номи- нальный допу- скаемое отклоне- ние
20 19,8 —0,6 40 4-0.4 +0,5 4-
+0.2 10 4-0,3
25 24,8 42
30 29,7 52
35 34,7 58
40 39,7 —1,0 60
45 44,7 65
50 49,7 70
55 54,7 80 4-
60 59,7 85 4-
65 64,7 90 4-
70 69,7 95 4-
75 74,7 —1,1 100 4-0,6 4-
4-0,3 12
80 79,7 105
85 84,7 НО 4?
90 89,7 120 4-
95 94,7 120 4-
100 99,6 125
110 109,6 135
120 119,6 —1,3 150 4-
130 129,6 160 4-
140 139,6 — 170 4-
87
Продолжение табл. 32
Диаметр вала а, Л1М а. ММ D, в. ММ
номи- нальный допу- скаемое откло- нение номи- нальный допу- скаемое отклоне- ние номи- нальный допу- скаемое отклоне- ние Приме- няемость
150 149,5 180 +0.7 +
160 159,5 —1,5 190 +0,3 15 +0,6 +
170 169,5 200 +0,4 +
180 179,5 220 +
190 189,5 230 +
200 199,5 240 +0,8 +
220 219,5 260 +0,4 +
240 239,5 280 +
260 259,2 300 +
280 279,2 320 +
300 299,2 340 +
320 319,2 360 +0,9 +0,4 +
340 339,2 -1,8 380 18 +
360 359,2 400 +0,7 +
380 379,2 420 —0,5 +
400 399,2 440 +
420 419 —2,2 470 +1,0 22 +
450 449 500 +0,5 +
с отклонением Ая и при значении отклонений размеров обода
манжеты по ГОСТ 8752—61, гарантирует надежное герметизиро-
ванное соединение, не требующее каких-либо дополнительных
фиксаций манжеты.
Применение манжет МН 5308-10—64 ограничивается следу-
ющими условиями:
нагрев сопряженных с уплотнением деталей и смазок не дол-
жен превышать 80° С;
. 88
скорость скольжения не более 10 м/сек-,
перепад давлений не более 0,5 кПсм*-,
для предотвращения выворачивания уплотняющей кромки
манжеты необходимо устанавливать конусный упор 1 (рис. 57);
для уменьшения износа вала или втулки под манжетой и уплот-
няющей кромки манжеты рекомендуется применять твердость
поверхности трения НЕС не менее 50;
шероховатость поверхности вала или втулки не ниже V 9
полировать;
при наличии запыленной внешней среды перед манжетой уста-
навливается дополнительное уплотнение — пылеудерживающая
манжета, лабиринт, отражатель и т. д.
Уплотнение устанавливается открытой стороной к полости
рабочей камеры.
Технические требования, предъявляемые к деталям, сопряга-
ющимся с манжетой, указаны в табл. 33.
Таблица 33
Для вала Для посадочного гнезда (отверстия)
твердость поверх- ности трения допуска- емое отклоне- ние шерохо- ватость радиальное биение при скорости вращения вала допускаемое отклонение шероховатость поверхности, не ниже несоосность отверстия по отношению к валу при скорости вращения вала
Не ме- нее HRC 50 С4 по ОСТ 1024 Не ниже V9 по ГОСТ 2789— 59 с после- дующей полировкой До 500 об/мин— не более 0,2 жж; от 501 до 1000 об/мин — 0,15 мм\ от 1001 до 1500 об/мин— 0,1 лыи; от 1501 до 3000 об/мин — 0,05 мм ^3 V6 До 500 об/мин — не более 0,3 мм-, от 501 до 1000 об/мин—- 0,2 мм- от 1001 до 1500 об/мин — 0,1 мм\ от 1501 до 3000 об/мин — 0,05 ли!
К уплотняющему узлу должен быть обеспечен доступ смазки
со стороны подшипника. В собранном узле рабочая кромка ман-
жеты, должна плотно без зазора прилегать к валу по всей окруж-
ности.
Конусные упоры 1 штампованные типа КУ1 применяются при
установке одного (рис. 58, а) и двух (рис. 58, б) манжетных уплот-
нений; конусные упоры 1 точеные типа КУ2 — при установке
одного манжетного уплотнения (рис. 59).
8»
Точеные упоры КУ2 применяют при единичном их использо-
вании^} опытных образцах машин.
Для манжетных уплотнений на валы диаметром свыше 190 лш
конусный упор может выполняться непосредственно в крышке
корпуса.
Рис. 57. Армированная манжета с конусным упором
Рис. 58. Схемы установки манжет с применением конусного
упора типа КУ1
Износ вала 1 и связанная с этим возрастающая утечка масла
предохраняются сменной втулкой 2 (рис. 60), снабженной заход-
ной фаской. Для освобождения манжеты с конусным упором из
гнезда используются предусмотренные в крышке отверстия 3.
При монтаже манжеты 1 через шлицы, пазы, резьбу и т. п.,
установку ее следует производить при помощи монтажной втулки 2
(рис. 61).
90
При установке манжеты рядом с коническим подшипником
в отверстия под него предусматриваются канавки для отвода
масла.
Рис. 59. Схема установки манжеты
с применением конусного упора типа
КУ2
Рис. 60. Способ предотвращения
манжеты от повреждений
Для запрессовки манжеты 1 в посадочное отверстие 2 исполь-
зуется оправка 3 (рис. 62), воздействующая на торцовую поверх-
ность манжеты с усилием, не влекущим повреждения наружного'
слоя резины и перекоса манжеты.
91
При сборке уплотнения все свободные полости и поверхности
трения смазываются консистентной смазкой 1—13 по ГОСТ
1631-61.
Наличие смазки улучшает условия скольжения детали и сни-
жает коэффициент трения, уменьшая нагрев и износ резины и вала
Рис. 62. Схема установки манжеты с при-
менением оправки
в период приработки тру-
щихся поверхностей. Для
уплотняющей кромки и
для отвода тепла, образо-
вавшегося при трении ман-
жеты о вал, необходимо
наличие смазки. При наи-
большей скорости сколь-
жения, равной для арми-
рованных манжет 10 м/сек,
уровень жидкой смазки,
доходящей до центра вала
при горизонтальном его
расположении, обеспечи-
вает хороший отвод тепла.
Повышение уровня способ-
ствует увеличению утечек
масла через уплотнение.
Производство армированных манжет, используемых в угольном
машиностроении, производится их прессованием со смещением
разъема прессформы относительно рабочей кромки, что обеспе-
чивает^высокое качество и однородность манжет.
Материал манжет
Физико-механические свойства резины, применяемой для изго-
товления манжет по МН 5308—64, следующие:
Предел прочности при разрыве, кГ/см%, не менее . . 75
Относительное удлинение после разрыва, %, не менее 200
Остаточное удлинение после разрыва, %, не более 12
Коэффициент старения при температуре 70° С в тече-
ние 96 ч.............................................. 0,7
Изменение веса при испытании на набухание в тече-
ние 24 ч, %, не более:
в объемной смеси из 75% бензина «Галоша» по
ГОСТ 443—56 и 25% бензола по ГОСТ 8448—61
при температуре 20 ± 5° С...................... 3
в масле МК-22 ГОСТ 1018—49 при температуре
15—20° С ..................................... ±1.5
в масле автотракторном аКп-10 (М10Б) по
ГОСТ 1862—63 ................................От—7 до 0
Твердость по твердомеру ............................ 65—80
Сопротивление истиранию, см?/кет • ч, не более . . . 600
В горном машиностроении все армированные манжеты выпол-
няются из 2-й группы марки резины У-2К и соответствующей
ей марки КР-358 Курского завода РТИ.
92
Долговечность уплотнения во многом зависит от материала
манжеты, из которого она изготовлена.
Длительные стендовые испытания подтвердили, что резина
У-2К обладает значительно более высокой теплостойкостью по
Рис. 63. Результаты сравнительных испытаний манжеты 140 X
X 170 X 15 на герметичность и износостойкость, изготовленной
из резины У-2К
кромка манжеты при длительной работе и скорости v — 10 м/сек
не становится хрупкой, как это наблюдается у большинства марок
резин, содержащих в своем составе серу (4004; ИРП 1068
и др.).
Работоспособность армированных манжет, а также утечки
в период их работы характеризуются следующими результатами,
V,CM3
6
5
4
3
г
1
о
Рис. 64. Результаты сравнительных испытаний манжеты
140 X 170JX 15 на герметичность и износостойкость,
изготовленной из резины ИРП-1068-1
полученными при сравнительных испытаниях манжет, изгото-
вленных из резины У-2К и резины ИРП-1068-1 (рис. 63, 64).
Наблюдавшиеся пики утечек смазки достигали 3—4 смЧч
с максимальным их значением в концевой фазе испытаний вслед-
ствие износа втулки вала как под манжетой, так и самой манжеты.
93
Кратковременные пики утечек, возникавшие в начале или
в середине испытаний, зависели от многих факторов: приработки
манжеты, абразивности смазки, различной ее консистентности.
Средние утечки при применении манжет, изготовленных из ре-
зины У-2К и проработавших 2000, 3000, 4000 ч, не превышали
допустимой нормы, т. е. 0,5 см‘л/ч, причем некоторые манжеты
сохраняли эластичность материала и герметичность.
Манжеты, выполненные из резины марки ИРП-1068, характе-
ризуются меньшим сроком службы (не более 2000—2500 ч)
с утечками 0,5 см9/ч.
Сравнительные данные испытаний резин марок У-2К и ИРП
1068-1 установили их неравноценность по физико-механическим
свойствам: манжеты, выполненные из резины У-2К, обладают
большей износостойкостью при работе в условиях нагрева, т. е.
при скорости скольжения v = 10 м/сек. Уплотнительная кромка
манжет из этой резины не затвердевает и не имеет трещин, в то
время как у манжет из резины ИРП-1068-1 склонность к затверде-
ванию явно выражена.
Условия, в которых происходили испытания манжет, при-
ведены в табл. 34.
Опыт стендовых испытаний подтверждает достаточную герме-
тичность манжет, изготовленных из резины У-2К (при средних
утечках 0,5 слг/ч), и работоспособность их при скорости 10 м/сек,
превышающую 3000 ч.
Существенным конструктивным элементом, во многом опре-
деляющим работоспособность армированной манжеты, является
кольцевая пружина.
Размеры пружины по всему диапазону размеров манжет не. мо-
гут быть определены на основании средних значений удельных
давлений прижатия рабочей кромки манжеты к валу, так как
относительная жесткость (податливость) этой кромки у манжет
разных размеров различна. Манжеты малых диаметров допускают
и требуют относительно больших усилий прижатия рабочей
кромки. Это особенно важно при наличии неизбежного старения
резины от длительного нагрева.
Относительно слабая пружина у манжет малых диаметров
после некоторого времени их работы не обеспечит беззазорный
схват манжетой уплотняемого диаметра. Радиальные биения вра-
щающейся уплотняемой детали при слабой пружине приведут
к возникновению «блуждающего» зазора между манжетой и валом,
что вызовет потерю герметичности.
Излишняя сила пружины обусловит увеличение момента тре-
ния в уплотнении, что связано с появлением повышенного нагрева
резины, а следовательно, интенсивного износа манжеты и уплот-
няемой поверхности вала.
Ввиду необходимости обеспечения длительной работоспособ-
ности манжетных уплотнений при окружных скоростях на уплот-
няемой поверхности до 10 м/сек, проверка правильности выбора
94
Таблица 34
140X170X15 ИРП-1068 LQ Ю О сб II II С; 10,9 О 1 06
60 x85X12 ОС о К Он К LQ О СО II И со СО 00 о о ю о CD О
50x75x10 Й со и* L.Q О О со II II ^0) —4 О со' со | о НО
70x95X12 к со >> ю о О со II II со о о o' | со о ю
140X 170X15 И со Ю Ю о> О СО II II Q С5 о <тН LQ | 5
70X9,5X12 й СО и>3 1 Ю О О СО II 11 СО О «ен LO О ] 00 об' Q0
Типоразмер манжет Материал манжеты (марка резины) Размер пружины, мм Скорость скольжения, м]сеп Биение втулки вала, мм Удельная сила трения, г/сл Температура масла наибольшая, SC
Шероховатость поверхности вала (втулки) V 9 с полировкой
95
параметров пружины при данном материале манжеты должна
производиться на предельных скоростях при ресурсных испыта-
ниях уплотнений. Значения допускаемой окружной скорости,
кроме конструктивных соотношений и условий смазки уплотнения,
определяются принятым материалом манжеты, а также наличием
давления уплотняемой среды. В подавляющем большинстве слу-
чаев, применения для валов редукторов горных машин манжеты
не находятся под давлением.
При наличии давления, в зависимости от его величины, допу-
стимая скорость должна быть снижена и одновременно с этим
применены дополнительные меры против выворачивания манжеты,
например опорные конусы.
Нормы допустимых давлений и скоростей скольжения для
армированных манжет в настоящее время еще не установлены,
что обязывает конструкторов в этих случаях проводить экспери-
мент, предусматривать проверку выполненных конструкций в про-
мышленных или имитированных стендовых условиях.
Длительные стендовые испытания армированных манжет в при-
нятом исполнении установили, что манжеты при скорости 10 м/сек
сохраняют работоспособность в течение 3000—5000 ч.
Критерием определения работоспособности манжеты в отно-
шении теплового режима (нагрева манжаты) может служить
удельная сила трения.
Эта сила, отнесенная к единице длины окружности, опреде-
ляется из уравнения
Р - 2K.J-==2^.#«O,64-^, г/см, (14)
ТР d nd nd? ’ d? 1 ' '
где M — момент трения уплотнения, аслц
d — диаметр уплотняемой поверхности, см.
На основании стендовых испытаний манжет на валу d —
= 50—140 мл; удельная сила трения колеблется в пределах
Ртр = 50—70 Г/см, при этом перегрева резины марки У-2К
и заметного старения не наблюдается при длительных испытаниях
(3000—4000 ч).
Принимаем:
Ртр = 50—70 Г /см для обычного нитрильного каучука. (15) .
Ртр = 25—30 Г/см для силиконового каучука. (16)
Ргр = 90—100 Г/см (17)
по данным английской фирмы «Ceorg Angus», при d = 100 мм
и п — 1500 об/мин.
Удельные силы трения в зависимости от конструктивного
исполнения и материала манжет могут иметь и другие значения.
Основными факторами, влияющими на величину момента
трения манжетных уплотнений, являются вид и количество смазки
и качество поверхности трения.
96
Постоянный контакт рабочей кромки манжеты с валом или
со втулкой достигается в результате прижатия ее кольцевой спи-
ральной пружиной и установки манжеты с натягом.
Прижатие манжеты кольцевой спиральной пружиной осуще-
ствляется удельным давлением
ро 0,3 —0,4 кГ/см*. (18)
Соответствующее усилие пружины (рис. 65) определяется из
выражения
lt/2
Pt= J Pork sin a dx, (19)
о
где r — радиус вала, контактирующего с рабочей кромкой ман-
жеты, см;
к — фактическая ширина рабочей кромки манжеты, см.
Усилие прижатия рабочей кромки манжеты, зависящее от на-
тяга манжеты, учитывается поправочным коэффициентом, числен-
ное значение которого, определенное экспериментальным путем,
принимается равным Р2 — 0,25 Рр, суммарное усилие прижатия
рабочей кромки манжеты к валу:
У, Р = Рх /*2 — Рогк 4- 0,25/*! = Pprk + О,25Рогк =
= Pork (1 + 0,25) = 1,25Рогк. (20)
Возникающее при работе уплотнительного узла сопротивление
в месте контакта манжеты с валом существенно отражается на
к. п. д. привода, особенно при больших диаметрах валов.
Момент, потребный для преодоления сил трения,
М = Ррп dk 4 / = л 4- kfPo> (21)
7 Заказ 628
97
где к — ширина рабочей кромки манжеты, контактирующей с ва-
лом, см;
Ро — контактное давление, возникающее между уплотнением
и валом, кПсм2;
f — коэффициент трения резины по стали.
Усилие трения Рг манжетных уплотнений зависит от давления
рабочей среды (Р), коэффициента трения / и величины контактной
поверхности уплотнения:
F = л dk;
Pr = FfP = л dkfP. (22)
Соответствующая мощность
<23)
где v — окружная скорость вала, м/сек;
Р — среднее давление рабочей среды, кПсм'2‘.
Манжеты резиновые типа У МП
Манжетные резиновые уплотнения с каркасным металлическим
кольцом удовлетворительно предотвращают утечку масла из вну-
тренних полостей механизма, однако они не предохраняют от
проникновения из внешней среды абразивных частиц.
а
4
Рнс. 66. Уплотнение манжетное плава-
ющее типа У МП:
а — нормальное выполнение; б — манжета
установлена в корпусе с радиальным натягом
Уплотнение манжетное плавающее УМП конструкции Гипро-
углемаша (рис. 66) является одним из средств, одновременно
защищающим полости механизма от утечки масла и попадания
в них пыли и грязи извне.
Уплотнение УМП используется как дополнительное к армиро-
ванной манжете и лабиринту, образуя совместно с ними комби-
98
Рис. 67. Уплотнение, состоя-
щее из манжеты типа УМП
и лабиринта
нированпое уплотнение. Ввиду несколько большего момента
трения, чем у армированных манжет, применение манжет УМП
ограничивается скоростью скольжения до 5 м/сек.
Манжеты УМП являются более эффективным средством за-
щиты механизмов редуктора от пыли, чем войлочные кольцевые
уплотнения. В связи с этим в горном машиностроении эти манжеты
почти полностью вытеснили войлочные кольца.
Манжета выполнена плавающей,
т. е. она может перемещаться в ради-
альном направлении как относитель-
но вращающейся детали (вала), так
и относительно неподвижной детали
(корпуса).
Уплотнение имеет меньшие габа-
риты по сравнению с армированной
резиновой манжетой и состоит из
резиновой двухкромочной манжеты 1
и кольцевой спиральной пружины 2,
симметрично расположенной относи-
тельно рабочих кромок манжеты,
прилегающих к валу 3. Все свобод-
ные полости 4 вокруг манжеты при
сборке уплотнения заполняются кон-
систентной смазкой УТВ1—13 ГОСТ
1631—61. Натяг манжеты в радиаль-
ном направлении осуществляется за
счет пружины, в осевом направлении
натяг достигается путем установки
ее в кольцевой паз корпуса, выпол-
ненный по ширине, меньшей ширины
манжеты. По наружному диаметру
манжеты предусмотрен радиальный
зазор.
При высокой запыленности внеш-
ней среды манжета 1 типа УМП
применяется в сочетании с лаби-
ринтом 2 (рис. 67), отражателем
и т. д. Втулка 3, контактирующая с манжетой, устанавливается
с вращающейся частью лабиринта на одном диаметре вала. Для
уменьшения износа вала или втулки и повышения долговечности
манжеты чистота поверхности вала (втулки) должна быть не
ниже ПРИ твердости поверхности HRC не менее 50. Поверх-
ность вала желательно хромировать. Вертикальные стенки ка-
навки, соприкасающиеся с манжетой, должны иметь чистоту
не ниже V6.
Размерный ряд манжет, их номинальные размеры, ширины
канавок под манжеты, самой манжеты и другие технические дан-
ные приведены в табл. 35.
7*
99
Таблица 35
Диаметр вала dB, мм Ширина канавки Ъ, мм Допуска- емое отклоне- ние Ширина манжеты, мм Поминальные размеры Допуска- емое отклоне- ние
DOl мм do, мм
20—60 8 9 4+16 4 + 0.8 +0,2
65-120 9 +0,2 10 4+20 4< +1 +0,23
130—190 10 11,5 4 + 22 4+1 +0,26
200—240 И +0,24 12,5 4 + 24 4 + 1,5 Ч 0.3
260-450 12 14 4 + 26 4 + 2 +0,34
Допускаемое радиальное биение вала 0,15. Рекомендуемая
твердость вала HRC 2s 50.
При скорости скольжения v 2 м/сек возможна сборка ман-
жеты в гнезда корпуса с незначительным радиальным натягом
(см. рис. 66, б). При данной сборке манжет УМП в соединении
исключается возникновение радиального зазора и повышается
надежность уплотнения. Этот способ сборки манжет может быть
рекомендован также при использовании их в качестве межкамер-
ных в тех случаях, когда для установки армированных манжет
недостаточно места.
Размеры канавки под манжеты УМП для сборки их с ради-
альным натягом и другие данные сведены в табл. 36.
Таблица 36
Диаметр вала d , в мм Ширина манжеты Ьм, мм Наружный диаметр манжеты £>м, мм Ширина канавки, &к, мл* Допуска- емое отклоне* ние Диаметр канавки, DR, мм Допускаемое отклонение
20-60 8 +13 8 +12,5 +0,2
65—120 9 +15 9 +0,2 +14,5 +0,23
130—190 10 +17 10 +16 +0,26
200—240 И +19 И +0,24 +18 +0,34
260—450 12 +21 12 +20 +0,38
Манжеты типа УМП принимаются по руководящему материалу
РМ 320—59. Они технологичны в изготовлении и занимают мало
места в конструкции.
В комбинированном уплотнении манжета УМП в сочетании
с армированной способствует значительному улучшению уплотни-
тельных устройств вращающихся деталей. Для создания удобств
в производстве пружины УМП унифицированы с пружинами арми-
рованных манжет для тех же диаметров валов. Материал манжет —
резина У-2К.
100
Разрезные манжеты типа УМР
Разрезные армированные манжеты типа УМР (рис. 68) отли-
чаются тем, что они могут устанавливаться на вал без снятия
с последнего деталей, т. е. позволяют производить радиальную
п Начальный зазор 1'1,5
Рис. 68. Уплотнение манжетное разрезное типа УМР:
а — общий вид; б — полукольцо жесткости; в — разрез манжеты при установке или
снятии с вала
сборку. Манжета выполняется с армированным кольцом 1 же-
сткости и кольцевой спиральной пружиной 2. Особенностью
конструкции манжеты этого типа является наличие каркаса,
101
состоящего из двух полуколец, закладываемых в прессформу
при прессовании манжеты. Для установки или снятия уплотнения
с вала достаточно разреза резиновой манжеты в одном из стыков
армирующих колец.
Уплотнения УМР могут быть установлены в собранной машине,
а также заменены при ремонте. Для надежной герметизации
и удержания манжеты в расточке или корпусе требуется зажатие
манжеты в осевом направлении.
Для обеспечения сборки и снятия манжеты из расточки в кон-
струкции должно быть предусмотрено свободное смещение при-
жимного кольца на величину не меиее А.
Разрез манжеты должен располагаться в верхней части (при
горизонтальном расположении вала). При вертикальном рас-
положении вала и уровне масла выше уплотняющей кромки ман-
жеты применение уплотнений УМР не допускается.
Уплотнения типа УМР предназначаются для уплотнения валов
от потерь минеральных масел, консистентных смазок из узлов
механизмов и для защиты от проникновения воды и загрязнений
извне.
Для предотвращения выворачивания уплотняющей кромки
рекомендуется применять конусный упор 3.
При наличии запыленности внешней среды перед манжетой
устанавливается дополнительное уплотнение — лабиринт, отра-
жатель и т. д.
Руководящий материал РМ 327—59 содержит конструктивные
данные по разрезным манжетам для валов диаметром от 65 до
450 мм. Материал манжет — резина марки У-2К.
Ввиду конструктивного отличия манжет типа УМР от обычных
армированных манжет и несколько усложненной технологии
и сборки этот вид манжет широкого распространения в угольном
машиностроении не получил.
Капроновые манжеты
К новым видам уплотнений для валов относятся манжеты,
выполненные из полимерных материалов (поликапролоктам
марки Б). На рис. 69 изображено уплотнение конструкции Гипро-
углемаша и ВНИИПТуглемаша, изготовленное в опытной партии
и прошедшее испытание в стендовых и промышленных условиях.
Уплотнение состоит из капроновой манжеты 1 и армирующего
кольца 2 обычной формы. Для придания рабочей кромки большей
гибкости перемычка, сопрягающая рабочую кромку с телом ман-
жеты, выполняется с резким возрастанием сечения.
г Как показали результаты стендовых испытаний, манжеты
/ из поликапролоктама обеспечивают герметичность узлов при
I скорости скольжения до 5 м!сек и температуре до 80° С. При
I превышении этой скорости в рабочей кромке появляются трещины
I и манжета теряет герметичность.
I
102
Ограничение капроновой манжеты по скорости скольжения
объясняется пониженной ее теплостойкостью по сравнению с ман-
жетой из резины. Поликапролоктам марки Б, принятый для изго-
товления манжеты, обладает тепло- ,
стойкостью 90—100° С, в то время f
как теплостойкость резины Ус2К .
находится в пределах 120—140е С.
Эластичные свойства манжет
из капрона значительно ниже 2-'
резиновых манжет, что приводит
к быстрой потере контакта с ва-
лом при появлении в рабочей
кромке микротрещин.
Капроновые манжеты имеют
весьма малую толщину уплотня-
ющей кромки. Они требуют акку-
ратного монтажа и практически
пе допускают демонтажа узла;
в этом случае необходима их за-
мена.
Наличие перечисленных педо- Рис. 69. Капроновая манжета
статков по сравнению с манже-
тами из резины позволяет считать, что в настоящее время нет
оснований для замены последних капроновыми манжетами.
Манжеты из более твердого мате-
риала, чем резина, могут приме-
няться лишь как дополнительные
уплотнения, выполняющие роль за-
щиты, образуя в сочетании с рези-
новыми армированными манжетами
комбинированные или комплектные
уплотнения.
Комбинированные уплотнения
Уплотнение УМП устанавливает-
ся за лабиринтным уплотнением,
задерживающим частицы угля и по-
роды. Это создает более благоприят-
ные условия для работы манжеты
УМП, окончательно преграждающей
путь пыли в редуктор, проникшей
через лабиринт.
На рис. 70 изображено комбини-
рованное уплотнение вала приведи
Рис. 70. Комбинированное уплотнение ва-
ла исполнительного органа комбайна К101
103
исполнительного оргапа комбайна К101, состоящее из ман-
жеты 1 типа УМП и армированной манжеты 2, смонтированных
в крышке 3 редуктора. Полость вала использована для установки
втулки узла орошения несущей манжеты 4, принятой по
МН 5334 64.
В приведенном примере манжеты уменьшенного сечения
используются не для герметизации гидравлического узла
возвратно-поступательного действия, а для уплотнения враща-
ющегося соединения, состоящего из неподвижной втулки и охва-
тывающего ее вращающегося вала. Уплотнение предотвращает
возможную утечку находящейся под давлением жидкости по на-
ружному диаметру неподвижной втулки.
Применение манжет уменьшенного сечения МН 5334—64 для
уплотнения вращающегося соединения, имеющего около
100 об!мин и находящегося под давлением воды 12—15 кПсм2,
позволяет наиболее компактно и просто осуществить уплотнение.
Однако срок службы такого уплотнения не превышает 1000—
1200 ч. При наличии абразивных частиц, содержащихся в про-
точной воде, этот срок может сократиться.
Одним из возможных решений уплотнения соединения в пред-
ставленных условиях является применение набора армированных
манжет без пружин. В комплект, состоящий из 4—5 манжет,
входят также опорные конусы, удерживающие манжеты от вы-
ворачивания.
Торцовые уплотнения
Наиболее ответственным элементом торцового уплотнения яв-
ляется пара трения, образующаяся из торцовых поверхностей
неподвижного и вращающегося колец. Другие конструктивные
элементы уплотнения играют вспомогательную роль и их качество
определяется тем, в какой мере они обеспечивают нормальные
условия работы пары, сопровождаемой износом трущихся поверх-
ностей колец, выделением тепла и другими явлениями.
Применение для вращающихся деталей торцовых уплотнений
в горном машиностроении ограничено ввиду ряда предъявляемых
к ним требований, соблюдение которых не всегда представляется
возможным. К этим требованиям относятся высокая степень точ-
ности изготовления, сборки и работы уплотнения в незагрязнен-
ной среде.
В торцовых уплотнениях работа пары трения может проис-
ходить в режиме сухого трения, поэтому подбор ее материалов
ограничивается требованием взаимной приработки деталей пары
без смазки и сохранения чистоты контактирующих поверхностей.
Как и всякое уплотнение, торцовое характеризуется периодом
приработки пары, сопровождаемым повышенным коэффициентом
трения, значительным износом и большим выделением тепла.
С течением времени коэффициент трения убывает вместе с темпом
износа и режим трения стабилизируется.
<04
Гипроуглемашем разработан размерный ряд тихоходных тор-
цовых уплотнений типа УТА для диаметров валов от 50 до 180 мм
и скорости скольжения в месте контакта торцовых поверхностей
пары трения уплотнения v «С 2 м/сек.
Уплотнение (рис. 71) состоит из вращающегося, сцентрирован-
ного на валу кольца 1 и неподвижного кольца 2, соприкасающихся
своими торцовыми поверхностями и образующих пару трения.
Рис. 71. Уплотнение
торцовое типа УТА
В гнездах кольца 2 расположены поджимающие его к торцу
вращающегося кольца пружины 3, заданное сжатие которых при
работе и при транспортировке уплотнения сохраняется предо-
хранительной крышкой 4. Для придания неподвижному кольцу
эластичности оно снабжено по наружному контуру привулкани-
зированной к нему резиновой диафрагмой 5 и кольцом жесткости 6.
Обязательным дополнением представленной конструкции
является наличие стопоров, удерживающих невращающееся уплот-
нительное кольцо относительно корпуса и предохраняющих рези-
новую диафрагму от разрушения при передаче момента трения
в начале движения.
Уплотнение достигается за счет притирки друг к другу контак-
тирующих торцовых поверхностей колец 1 и 2, обработанных
с высокой степенью точности (отклонение от плоскости 0,01 мм),
105
с чистотой поверхности V10. Обычно эти кольца изготовляются
из стали 20Х с цементацией на глубину 1 —1,5 мм и последующей
закалкой HRC=56 62. До притирки кольца подвергаются искус-
ственному старению; при этом притирка кольца 2 осуществляется
в сборке после вулканизации диафрагмы, изготовляемой из масло-
стойкой резины марки КР-358. Основные размеры уплотнений
типа УТА приведены в табл. 37.
Таблица 37
Обозна- чение <7 вала D ’ГЗ dt (Аз) S ъ to Вес 1 комплекта, кг , J Количество пружин
номиналь- ный допускаемое отклонение
УТ АЗО УТА55 УТА60 УТА65 УТА70 УТА75 УТА80 УТА85 УТА90 УТА95 УТА100 УТА105 УТ АНО УТА120 УТА130 УТА140 УТА150 УТА160 УТА170 УТА180 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 НО 120 130 140 150 160 170 180 120 +0.6 +0,2 67 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 НО 120 130 140 150 160 170 180 80 20 ±1 8 0,778 0,910 0,864 1,111 1,071 1,188 1,146 1,361 1,314 1,481 1,419 1,598 1,458 1,656 2,211 2,345 2,444 2,625 2.765 2,921 6 8
130 77 90
140 87 100 10
150 97 НО
160 107 125
170 117 135
180 127 145
190 210 220 230 240 250 260 137 152 162 172 182 192 202 155 170 180 190 200 210 220 22±1 12
Данное уплотнение характеризуется сложностью конструкции,
высокой стоимостью, повышенными требованиями к точности изго-
товления деталей и их сборки (особенно уплотнительных колец),
а также чувствительности к торцовым биениям.
При использовании уплотнения в конкретных случаях непод-
вижное кольцо может видоизменять свою форму.
Особенностью конструкций торцовых уплотнений, предназна-
ченных для тихоходных валов, где скорость скольжения на уплот-
108
нительных кольцах не превышает 2 м/сек, является наличие сталь-
ных уплотнительных колец, имеющих значительную массу.
Для уменьшения влияния на работоспособность уплотнений
вибраций, торцового биения вращающегося уплотнительного
кольца и других факторов необходимо обеспечивать повышенные
удельные давления на уплотнительных кольцах (в пределах до
3—5 кГ/см") при ширине колец (поверхностей) трения 3—4 мм.
Во всех случаях применения торцовых уплотнений в конструк-
циях узлов к ним должен быть обеспечен легкий доступ для
осмотра, регулировки и замены деталей.
Без крайней необходимости применение торцовых уплотнений
не рекомендуется.
Торцовые уплотнения герметизируют в комплексе с лабиринт-
ным уплотнением выходные валы редукторов рабочих органов ком-
байнов, образуя с лабиринтом комбинированное уплотнение.
На рис. 72 показано комбинированное уплотнение выходного
вала комбайна КЦТ, состоящее из торцового и лабиринтного
уплотнений.
Уплотнительное кольцо уплотнения 1 посажено на валу и при-
жато к торцу внутреннего кольца роликоподшипника дистан-
ционным кольцом 2. Уплотнительная втулка 3, притертая к рабо-
чей поверхности кольца 7, прижимается к последнему шестью
пружинами 4. Втулка 3 уплотнена в крышке 5 резиновым коль-
цом 6 круглого сечения и удерживается от поворота двумя стопор-
ными винтами 7. Уплотнительные кольца и втулка изготавли-
ваются из стали 18ХГТ. Рабочие поверхности этих деталей зацемен-
тированы и закалены.
Кольцевые выступы на крышке 5 и дистанционной трубке 8
образуют лабиринт, в пазах которого установлены войлочные
кольца 9, 10. Степень сжатия этих колец регулируется набором
прокладок 11.
Достоинством комбинированного уплотнения, примененного
в комбайне КЦТ, является компактность и надежность.
Торцовое уплотнение выполнено в сочетании с лабиринтом.
Опыт работы угольных комбайнов установил, что только комби-
нированные уплотнения способны обеспечить до известной степени
защиту от угольной пыли редуктор — подшипник, передачу.
Минимальный размер комбинированного уплотнения в осевом
направлении достигнут путем укорочения осевых каналов лаби-
ринтов. Для компенсации укорочения и большей надежности лаби-
ринта в его пазах расположены войлочные кольца.
Проникновению мельчайших частиц пыли по валу препят-
ствует контакт между торцовыми поверхностями вращающегося
и неподвижного кольца уплотнения.
Пружины торцового уплотнения, расположенные в гнездах
крышки 5, закрыты завальцованными колпачками 12.
К недостаткам следует отнести применение в уплотнении сто-
порных винтов, предотвращающих поворот уплотнительной
107
втулки 3. При вывинчивании винта в результате сотрясения или
не тщательной установки при монтаже, возможно попадание винта
в подшипник.
Уровень масла в ванне редуктора комбайна КЦТ, при гори-
зонтальном расположении валов, ниже уплотнительных колец
Рис. 72. Комбинированное уплотнение выходного
вала комбайна КЦТ
торцового уплотнения, поэтому вытекание масла при остановке
машины, через торцовое уплотнение исключено.
Основным назначением торцового уплотнения в этом случае
является защита подшипников выходных валов от абразивов
извне.
108
Техническая характеристика торцового уплотнения, устано-
вленного в комбайне КЦТ:
Скорость вращения вала, об/мин........................... 83
Наибольший диаметр уплотняемой поверхности, .»* .... 129
Ширина кольца трения, мм ............................... 3,5
Диаметр уплотняемой поверхности невращающегося кольца,
мм .................................................... 130
Рабочее усилие пружин (суммарное) 3,1X6 кГ............. 18,6
Осевой ход кольца:
диапазон хода, мм.................................. 6
смещение от рабочего положения, ял................ ±1
Твердость уплотнительных колец ННС...................... 56—62
В торцовом уплотнении особенно высокие требования в отно-
шении материала и технологии изготовления предъявляются
к вращающемуся кольцу уплотнения, тор-
цовая поверхность которого контактирует
с торцом неподвижного кольца. На рис. 73
дано вращающееся кольцо торцового уплот-
нения вала комбайна КЦТ.
Кольцо изготовляют из стали 18ХГТ по
ГОСТ 4543— 61 с цементацией на глубину
1,0—1,4 мм и последующей закалкой до
твердости IIRC = 56—62. До притирки
кольцо подвергается искусственному старе-
нию. Неплоскостность поверхности А кольца
допускается не более 0,02 мм, а непараллель-
ность плоскостей А, Б и В не более 0,02 мм.
Лабиринтные и диафрагменные
уплотнения
Лабиринтные кольцевые уплотнения (ла-
биринт) большей частью применяются как
вспомогательные, совместно с другими ви-
дами уплотнений (рис. 74).
Лабиринтные уплотнения регламентиру-
ются руководящим материалом ПН 70—59
Гипроуглемаша, содержащим нормализован-
ные диаметры для валов от 25 до 170 мм.
Чистота поверхностей, образующих лаби-
ринт, должна быть ниже V5; допускаемые
радиальные биения лабиринтных колец отно-
сительно посадочного отверстия или цен-
трирующего выступа не должны превышать
половины допуска на диаметры.
Диаметр d центрирующего выступа на-
Рис. 73. Вращающее-
ся кольцо торцового
уплотнения вала ком-
байна КЦТ
значается по конструктивным соображениям.
Свободные полости между уплотнениями заполняются консис-
тентной смазкой УТВ (1—13) ГОСТ 1631—52.
109
Выполняются лабиринты точением в стальных деталях.
Для конвейерных роликов лабиринты изготовляются из пласт-
массы.
В горном машиностроении лабиринты используются в сочета-
нии с манжетами или торцовыми уплотнениями при уплотнении
выходных валов редукторов и других механизмов.
При весьма стесненных габаритах узла в осевом направлении,
например в роликах конвейеров, лабиринт используется совместно
с диафрагменным уплотнением,
защищающим подшипник качения
от загрязнения частицами, прони-
кающими через лабиринт, и одно-
временно предотвращающим по-
терю консистентной смазки из
подшипника.
Диафрагменное уплотнение
(рис. 75) состоит из вращающейся
упругой пластинки, зажатой в осе-
вом направлении и контактиру-
Рис. 75. Диафрагменное уплот-
нение
Рис. 74. Комбинированное уплотнение,
состоящее из армированной манжеты
и лабиринта
ющей при помощи выступающей кромки .4 с одним из неподвиж-
ных колец шарикоподшипника, создавая герметичность подшип-
никового узла.
Уплотнение 1 (рис. 76) располагается между подшипником 2
и лабиринтным кольцом 3. При вращении внутреннего кольца
подшипника диафрагма, увлекаемая в движение, скользит кром-
кой по неподвижному кольцу подшипника. При вращении наруж-
ного кольца подшипника диафрагма скользит по его внутреннему
неподвижному кольцу (рис. 76, б). В том и другом случае скорость
скольжения по уплотняющей кромке не должна превышать
10 м/сек.
Для получения гарантийного осевого натяга комплекта вра-
щающихся деталей в качестве компенсатора в некоторых случаях
применяется резиновое кольцо 4 рис. 76, а. Суммарная величина
натяга в осевом направлении в этом случае должна находиться
в пределах 0,5—1,5 мм. Диафрагма надежно герметизирует под-
110
шипник от внешней среды при скольжении ее по боковой поверх-
ности кольца подшипника. При этом в течение длительного вре-
мени сохраняется постоянный контакт между подшипником и диа-
фрагмой ввиду упругих свойств последней.
Рис. 76. Схемы установки диафрагменного уплотнения
При сборке уплотнений полости подшипников заполняются
консистентной смазкой УТВ 1—13 ГОСТ 1631—61.
Уплотнения пружинными кольцами
Защита контактных уплотнений вращающихся деталей от про-
никновения извне абразивных частиц является трудной задачей.
Широко применяемые лабиринтные уплотнения при наличии
радиального биения вращающихся деталей подвержены интенсив-
ному износу, что приводит к потере уплотняющей способности.
Износ лабиринтов происходит вследствие перемалывания частиц
из крупных фракций в мелкие и нагнетания мелкой пыли в сто-
рону внутренних полостей. Этот износ прогрессивно увеличи-
вается, что приводит к необходимости восстановительного ремонта
уплотнений.
В последние годы в подземных механизмах в качестве защит-
ного устройства для уплотнения валов, наряду с контактными
уплотнениями из резины, начали применять металлические пру-
жинные разрезные кольца типа поршневых колец.
Схема уплотнения с пружинными кольцами в комплектном
уплотнении вала показана на рис. 77. Кольца .7 устанавливаются
в канавки вращающейся втулки 2 с минимальным осевым зазором.
Сила упругости материала колец обеспечивает радиальное при-
жатие их к цилиндрической поверхности невращающейся детали 3.
Для компенсации радиального биения последней между внутрен-
ним диаметром кольца и цилиндрической поверхностью канавки
втулки предусмотрен необходимый радиальный зазор.
При наличии достаточной силы трения кольцо не имеет сколь-
жения относительно невращающейся втулки, однако ввиду
111
вероятного засорения осевого зазора между кольцами и втулкой
мелкой пылью такое скольжение может иметь место.
Наибольшую опасность при длительной работе кольцевого
уплотнительного устройства в сильно запыленной и увлажненной
среде может представлять «залипание» кольца в канавке, вслед-
ствие чего возникает радиальный зазор по наружному диаметру
кольца, вызванный радиальным биением.
Достаточных данных по промышленному применению уплот-
нений с металлическими пружинными кольцами еще не получено.
Не разработана также нормализованная конструкция пружинных
Рис. 77. Уплотнение пружинными кольцами
колец, предназначенных для широкого применения. Выбор раз-
меров сечений колец, их упругой характеристики, формы замка
и других параметров требует тщательной экспериментальной
проверки.
В качестве материала колец может быть принят модифициро-
ванный чугун со строго регламентированной микроструктурой,
что необходимо для обеспечения упругих свойств колец.
Несмотря на некоторую сложность технологии, опытное изго-
товление пружинных колец начато рядом заводов угольного маши-
ностроения: Копейским машиностроительным заводом
им. С. М. Кирова, Малаховским экспериментальным заводом
Гипроуглемаша, Горловским машиностроительным заводом им.
С. М. Кирова и др.
Манжеты уменьшенного сечения
Интенсивная выемка угля комбайнами сопровождается значи-
тельным выделением угольной пыли. С целью гашения последняя
подвергается орошению водой, подаваемой под давлением от насоса
через систему каналов, располагаемых в редукторе комбайна.
Стесненность габаритов для установки узла орошения в осевом
и радиальном направлениях, подача жидкости под давлением 12—
112
15 кГ/см2 и другие факторы не позволяют конструктивно осуще-
ствить узел при помощи устройств, принятых для уплотнения
валов.
На рис. 78 в узле системы орошения комбайна 1К-52Ш изо-
бражена уплотненная втулка, вращающаяся относительно «плава-
ющей» невращающейся оси, через отверстие которой подводится
под давлением вода, используемая
Манжета уменьшенного сече-
ния 40 X 30 по МН 5334-64
используется в данном случае
для герметизации вращающейся
детали и кольца, изготовленного
из фторопласта.
Как показали длительные ис-
пытания уплотнения на стенде,
имитирующем производственные
условия, износостойкость уплот-
нительного узла при давлении
воды 13 кГ/см2 и скорости сколь-
жения на диаметре оси 040 мм
0,2 м/сек характеризовалась про-
должительностью работы в тече-
ние 1200 ч. После указанного вре-
мени появились утечки через
уплотнения, доходившие до 5—
10 л/ч, вызываемые износом рези-
новой манжеты и частичной поте-
рей радиального натяга кольца,
при сохранении давления в си-
стеме на прежнем уровне.
В результате испытаний было
для орошения.
Рис. 78. Уплотнение системы оро-
шения комбайна 1К-52Ш:
1 — манжета 40 х 30, МН 5334—64;
2 — кольцо 40 х 30 х 8 (фторопласт-4)
установлено, что происходит не-
сколько больший износ манжеты при давлении жидкости и ухуд-
шение чистоты ее поверхности при работе без воды.
Надежность уплотнительного устройства системы орошения
комбайна может быть повышена при условии замены «плавающей»
установки валика-оси жестким креплением, обеспечивающим
центрирование, исключающее трение металлических поверх-
ностей оси и втулки и защиты поверхности трения втулки от
коррозии.
Для предотвращения интенсивного износа уплотнений и по-
тери герметичности не рекомендуется допускать длительную
работу уплотнений без воды в системе орошения.
В комбайне К101 для герметизации узла орошения применены
манжеты по МН 5334—64. Стесненные габариты узла и давление
жидкости до 12—15 кГ/см2, подаваемой через внутреннюю полость
вала для гашения угольной пыли, обусловливают в данном слу-
чае применение только таких манжет.
8 Заказ 628
113
Уплотнения кольцами круглого сечения
Распространенные в настоящее время манжетные уплотнения
для валов ограничиваются не только окружной скоростью враще-
ния и температурой рабочей жидкости, но также и ее давлением.
В известных случаях целесообразно
Рис. 79. Схема установки
кольца круглого сечения
в узле уплотнения вала
вместо манжетных уплотнений приме-
нять кольца круглого сечения, допу-
скающие высокие давления (100 кГ/см2
и выше). Однако контактное давление
при уплотнении кольцами в 10—12 раз
превышает давление манжетного уплот-
нения.
Высокое давление на контактную
поверхность обеспечивает при уплотне-
нии кольцами круглого сечения высо-
кую герметичность соединения, но одно-
временно с этим вызывает значительное
трение.
В связи с этим при вращательном
движении уплотнение кольцами круг-
лого сечения может осуществляться по
обычной схеме, т. е. при установке колец
под прямым углом к оси вращения вала
при относительно легких скоростных и нагрузочных режимах.
Условия работы уплотнения могут быть облегчены за счет
установки колец под некоторым углом к плоскости, перпенди-
кулярной к оси вала (рис. 79). При этом улучшаются смазка тру-
щихся поверхностей и условия отвода от них тепла.
Рис. 80. Зависимость момента тре-
ния резинового кольца круглого сече-
ния от окружной скорости вала:
1 — при обычном и 2 — при наклонном
расположении кольца
Рис. 81. Зависимость момента тре-
пня кольца круглого сечения от
давления жидкости и окружной ско-
рости вала
На рис. 80 показано изменение (в зависимости от окружной
скорости) момента трения резинового кольца размером 3,6 X
X 23 мм при обычном (а = 0) и наклонном (а = 3°) положении
кольца, а на рис. 81 — изменение момента трения этого кольца
114
при наклонном его расположении в зависимости от давления
жидкости и окружной скорости вала.
В соответствии с результатами проведенных испытаний можно
считать, что потери на трение и соответствующая температура
рабочей кромки уменьшаются с увеличением угла а наклона
кольца, а перепад температуры на этой кромке при расчете колец,
установленных под углом 3,5 ч- 4°, следует принимать равным
25° С.
При увеличении угла установки кольца представляется воз-
можным повысить давление уплотняющей среды. Однако увели-
чение этого угла сопровождается усложнением изготовления
канавки и повышением утечек, обусловливаемым перекосом уплот-
нения по отношению к рабочей поверхности вала. Поэтому значе-
ние угла установки для распространенных диаметров валов (14—
25 мм) рекомендуется выбирать равным 3,5—4°, а рассматрива-
емые кольца круглого сечения применять при окружной скорости
вала до 2,5 м/сек и давлении жидкости до 5 кГ/см2. При этом
радиальное сжатие колец должно быть в пределах 9—11%. При
уменьшении окружной скорости до 1,5 м/сек радиальное сжатие
при сохранении той же температуры может быть повышено до 13%.
Рекомендуемая окружная скорость вала в зависимости от
допустимого давления жидкости:
Окружная скорость вала, м/сек 2,5 2 1,5 1 0,5
Давление жидкости до, кГ/см? 5 8 15 25 50
Допустимая величина окружной скорости зависит также от
диаметра вала, повышаясь с увеличением последнего. Это объяс-
няется улучшением теплоотвода, а также уменьшением частоты
деформации уплотнительного кольца, обусловливаемой радиаль-
ным биением вала.
Практически окружная скорость вала не должна превосходить:
диаметр вала, мм ............. 3—7 9—17 19—22
окружную скорость, м/сек......... 2 2,5 3
Испытания показали, что установка кольца под углом 3°
к плоскости, перпендикулярной к оси вала, снижает коэффициент
трения в 2 раза. Кроме того, зона трения при наклонном положе-
нии кольца не ограничивается узкой полоской контакта, как при
его нейтральном положении, а составляет более высокий участок
поверхности вала, что значительно улучшает отвод тепла от по-
верхности трения.
Уплотнения стыковых соединений кольцами круглого сечения
Уплотнения стыковых соединений кольцами круглого сечения
получили большое распространение для герметизации фланце-
вых соединений, крышек редукторов и т. д. При использовании
колец в качестве прокладок, предъявляются требования к чистоте
8*
115
сопряженных деталей и допускам; в то же время диаметральное
сдавливание поперечного сечения кольца может быть принято
несколько большим.
Рис. 82. Уплотнение стыка с помощью резпнового шнура:
. Кольца круглого сечения надежно сохраняют герметичность
стыка металлических поверхностей, так как при этом не наблю-
даются недостатки, свойственные другим прокладкам — расслое-
ние, отрывы кусочков и т. д.
Для стыковых поверхно-
стей редукторов в зависи-
мости от условий работы
и от конструкции соеди-
нения рекомендуются виды
уплотнений, приведенные на
рис. 82.
Наиболее обычной формой
поперечного сечения канавки
для колец является прямо-
угольная. В канавки за-
кладывается резиновый
шнур 1 или 2, соединяемый
с основанием канавки при
помощи клея 88-Н
(МРТУ 38-5-880-66).
При установке резинового
кольца или шнура 06 мм
в одной из крышек фре-
зеруют канавку прямо-
угольного сечения шириной
Рис. 83. Расположение канавки
под уплотнительное кольцо:
а — в одной детали; б — в двух дета-
лях
8 + 0,9 мм и глубиной 4,2 + 0,5 мм. Такое уплотнение рекомен-
дуется применять во всех случаях, когда возможна разборка
мест сопряжения в производственных условиях.
Недостатком этого уплотнения является необходимость фрезе-
рования канавки под кольцо, что конструктивно осуществить не
всегда представляется возможным. Канавку фрезеруют дисковой
или пальцевой фрезой; в местах пересечения канавок углы скру-
гляют. При выходе канавок в расточенные отверстия корпуса
выход перекрывается стаканом или кольцом подшипника (рис. 83).
Уплотнения стыковых поверхностен могут выполняться и дру-
гими способами в зависимости от условий соединения, габаритов
и других факторов.
Так, прямоугольная канавка для круглого кольца может вы-
полняться во фланцах в виде двух выточек половинной глубины.
С целью упрощения изготовления и компактности канавка
может иметь треугольную форму поперечного сечения.
В табл. 38 приведены размеры прямоугольных канавок для
фланцевых соединений.
Таблица 38
Диаметр сечения кольца, ЛШ Максималь- ная глубина канавки, мм Натяг кольца, Л4Л1 Ширина канавки, мм Радиусы основания канавки, мм
номинальный максималь- ный
1,9 2,0 1.6 0,4 2,8 0,4
2.4 2,5 2,1 0,4 3,2 0,4
3 3,2 3,8 0,6 4,1 0,8
4,7 4,9 5,7 0,8 5.6 0.8
Уплотнения валов углесосов
В углесосах и центробежных насосах уплотнение валов осу-
ществляется сальниковыми пеньковыми набивками по ГОСТ
5152—55, получившими в настоящее время распространение во
всех центробежных насосах. При использовании пеньковой на-
бивки, устанавливаемой в полости уплотнения с большой предва-
рительной затяжкой, удельное давление в местах контакта уплот-
нения с поверхностями вала и корпуса должно быть равным давле-
нию рабочей жидкости. Это обусловливает работу уплотнения
с весьма значительным трением в местах контакта, постоянно
действующим вне зависимости от давлений рабочей жидкости, что
приводит к интенсивному износу как уплотнения, так и вала.
Обычно в сальниковых набивках уплотняющий контакт со-
здается при ее сдавливании нажимной втулкой. Под влиянием
усилия сжатия набивка пеньковая, хлопчатобумажная и т. д.
перемещается в радиальном направлении, образуя уплотняющий
контакт между полостью и вращающейся деталью — валом, втул-
кой (рис. 84).
117
Для герметизации валов углесосов применяется пеньковая
набивка а (ГОСТ 5152—55).
Она рассчитана на максимальное давление Р — 160 кГ/см2,
скорость скольжения v — 12 м/сек и температуру до 100° С. Срок
службы этой набивки не превышает 22 ч работы при уплотнении
валов углесосов, транспортирующих угольную пульпу. Пенько-
вая набивка б типа АГ-1, разработанная институтом ВНИИАТП,
Рпс. 84. Уплотнение вала углесоса пеньковой
набивкой
рассчитала на эксплуатацию при давлении до 200 кГ/см2, темпера-
туру до 250° С при малых скоростях скольжения. Срок работы
такой набивки не превышает 10 ч. Перед установкой такой на-
бивки в уплотняющую полость она подвергается предваритель-
ному прессованию.
Зарубежные конструкции сальниковых уплотнений, исполь-
зуемых для герметизации валов углесосов, также состоят из раз-
личного рода набивок, регулируемых и уплотняемых в осевом
направлении (рис. 85).
Набивка (а) из пропитанного тефлонового шелка рекоменду-
емая фирмой «Мартин Меркель» (ФРГ) обладает следующей харак-
теристикой: давление Р — 320 кГ/см2, скорость скольжения не
более 10 м/сек, температура 260° С.
Английская фирма «Ronald Trist» применяет в углесосах в ка-
честве уплотнения сальниковую набивку из пеньки б, пропитан-
118
нон соответствующими маслами. Продолжительность работы та-
кого уплотнения составляет 200—250 ч.
Фирма Маркель и Дюпон выполняет сальниковые набивки для
уплотнения валов центробежных пасосов, работающих в условиях
высоких давлений и агрессивных средах, в виде плетеных круглых
шнуров, обладающих износостойкой поверхностью. Шнуры изго-
товляют из хлопчатобумажной пряжи, асбеста, пеньки, найлона,
тефлонового шелка.
Рис. 85. Уплотнение вала углесоса
Сальниковые набивки имеют следующие недостатки:
небольшая продолжительность их работы — не более 25—30 ч;
недостаточная уплотняющая способность даже в первоначаль-
ный момент эксплуатации;
наличие высоких температур между поверхностями трущихся
элементов, в особенности па контактирующейся поверхности, где
их температура превышает 100° С, что приводит пеньковую на-
бивку к тепловому разрушению и так называемому гидроабразив-
ному износу.
Кольцевые уплотнения (разработанные ВНИИПТуглемашем),
используемые для герметизации одноступенчатых и многоступен-
чатых углесосов, отличаются от сальниковых набивок тем, что
при одних и тех же условиях работы обладают повышенной гер-
метичностью и большим сроком службы.
119
Размерный ряд кольцевых уплотнений для валов углесосов
и центробежных насосов разработан для диаметров валов (втулок)
от 50 до 280 мм.
Значение давлений рабочей жидкости, границы скоростей
скольжения, рекомендуемые посадки полости, вала, предельное
значение температуры, при которых могут быть использованы
кольцевые уплотнения, а также материал уплотнений приведены
в табл. 39.
Таблица 39
Давление Скорость скольже- ния Посадки полости и вала D—диаметр полости d—диаметр вала Материал Температур- ный интервал, град
кГ/см* м /сек D—d посадка
D d
До 50 До 12,4 70—50 95-75 л4 х3 Хлопчатобумаж- ная ткань по ГОСТ 642—41 п резина марки 6160 До 120
110-80 160-130 Хз
180—140 280—240 Ач X
Рис. 86. Кольцевое уплотнение вала углесоса
120
На рис. 86 приведен пример применения кольцевого уплотне-
ния для герметизации вала одноступенчатого насоса.
Уплотнение состоит из пакета колец 1 и замыкающих их опор-
ного 2 и нажимного 3 элементов. Кольца представляют собой
цельноскатанные многослойные элементы фигурного сечения,
изготовляемые в прессформах методом формовой вулканизации
с последующим графитированием.
Общий вид рабочего элемента кольцевого уплотнения и раз-
работанный ряд колец с основными их размерами приведены
в табл. 40.
Таблица 40
Обозначение кольца Уплотняемые диаметры В, мм Н, мм
D, мм d, мм
70x50 70 50
75X55 75 55
80x60 80 60 10 15,5
85X65 85 65
90x70 90 70
95x75 95 75
110X80 110 80
120X90 120 90
125X95 125 95
130ХЮ0 130 100 15 26
140x110 140 110
150X120 150 120
160x130 160 130
170x130 170 130
180x140 180 140
190X150 190 150
200X160 200 160 20 32
210/170 210 170
220x180 220 180
240x200 240 200
250 x 210 250 210 20 32
260x220 260 220
280x240 280 240
121
Уплотнения характеризуются следующими особенностями:
1. Кольца, входящие в комплект кольцевого уплотнения,
обладают высокой эластичностью вследствие малого сечения их
вершины в месте перегиба, что повышает их долговечность.
2. Опорные и нажимные торцовые поверхности колец выпол-
нены конусными под углом соответственно 60 и 62°. При этом
образовавшиеся зазоры между конусными поверхностями позво-
ляют использовать давление рабочей среды (угольной пульпы)
для прижатия кольца каждого в отдельности к уплотняемым
деталям.
Углы наклона опорной и нажимной поверхностей колец уплот-
нения обеспечивают необходимый зазор между кольцами для
прижатия колец к уплотняемой поверхности в эксплуатационных
условиях при давлении от 8 до 23 кГ/см2.
3. Форма колец уплотнения допускает установку их как раз-
резными, так и неразрезными в полость, предназначенную для
установки уплотнения.
4. Широкий диапазон применения кольцевых уплотнений для
уплотнения валов углесосов, центробежных насосов и грунтовых
насосов.
Кольцевые уплотнения выполняются из материала марок:
1-я группа: хлопчатобумажная ткань по ГОСТ 642—41, проре-
зиненная резиной марки 6160-9 по ТУ 815—53р.
Изготовление: методом формовой вулканизации.
2-я группа: доместик по ГОСТ 1104—41, прорезиненный рези-
ной марки 6160-9 по ТУ 815—53р.
Изготовление: методом формовой вулканизации.
Показатели физико-механических свойств материалов сведены
в табл. 41, 42, 43.
Таблица 41
Показатели
Крепость полоски 50 x 200 мм при толщине 6 = 1,1 мм
(не менее), кг....................... ...........
Относительное удлинение (не менее), %:
основа ...........................................
уток.........................................
Температурная стойкость, град ....................
Характеристика резины марки 6160-9
разрывная прочность (не менее), кГ/см* . . . .
относительное удлинение (не менее), % ....
удлинение остаточное (не более), % .....
твердость по Шору в пределах........... . .
температурная стойкость, град ...............
Группа материала
1 2
130 130
26 ± 3 14 ±2 31
120 120
50 75 50 30-50
120
122
Таблица 42
Показатели Марка резины
КР-358 КР-360—3 В-14
МРТУ 38-5-6058— 65 МРТУ 38-5-1166—64
Предел прочности при разрыве (не менее), кГ[смй 85 125 100
Относительное удлинение (не менее), % 280 250 160
Остаточное удлинение (не более), % 15 20 8
Твердость по ТМ-2 в условных еди- ницах 65—80 75-85 70—77
Сопротивление раздиру (не менее), кГ/см 60 70
Сопротивление истиранию (не более), см^/квт-ч 600 300 г
Температура хрупкости при замора- живании, СС, не выше —30 — 15 —50
Коэффициент старения по произве- дению упругости, не менее 70° X 96 ч 0,7
Коэффициент старения по относи- тельному удлинению, не менее 70°х96 ч 0,7 0,6 (144 ч)
Коэффициент изменения относитель- ного удлинения после воздействия масла АКП-10 при 140° С в тече- ние 24 ч 0,6
Весовое набухание в масле АКП-10 при 20 ± 5" С в течение 24 ч (ГОСТ 1826—63) От —7
Весовое набухание в масле МК-22 при 20 Ь 5й С в течение 24 ч (ГОСТ 1013-49) до 0 от —1,5
Набухание в смеси бензина с бен- золом (3 : 1) при 20 ± 5° С в тече- ние 24 ч (ГОСТ 443—Г.6 и 8448— 61) до 0 12 +35
Набухание в 0,1%-ном растворе щёлочи при 20 ± 5° С в течение 24: Ч, % ±1,1
Набухание в масле индустриальное ПС-20 при 70° С в течение 24 ч (ГОСТ 8675-62) - -2+1
Удельный вес, г/см^ ........ 1,25 1,29 1,28
123
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
124
Зарубежные конструкции манжетных уплотнений валов
Для манжетных уплотнений за рубежом характерно макси-
мальное повышение герметичности и износостойкости манжет, что
определило и свойственные им общие конструктивные формы:
выполнение с заостренной рабочей кромкой, с высоким бортом,
защищающим пружину от выпадения из гнезда, применение конус-
ных упоров и т. д. Наряду с этим для материала манжет в основ-
ном используются различные марки резин с улучшенными физико-
механическими показателями. Манжеты, выполняемые из других
Рис. 87. Схемы выполнения армированных манжетных
уплотнений
материалов, не имеют массового распространения, так как они не
обладают должной эластичностью, необходимой при герметизации
вращающихся соединений.
На рис. 87 представлены варианты исполнений манжетного
уплотнения (фирма Mitteilung) характеризующиеся заостренной
рабочей кромкой, контактирующей с валом и являющейся надеж-
ной защитой пружины, в одном случае доводимой до уровня гори-
зонта л ьпон оси пружины, в другом — почти полностью охваты-
вающей ее по наружному контуру. Наружная часть манжеты
выполнена в виде металлического каркаса, заделанного в резино-
вую оболочку манжеты, или составляет одно целое с внутренней
частью и снабжена металлическим каркасом.
125
Для предотвращения выворачивания рабочей кромки манжеты
применяется конусный упор, размеры которого подобраны таким
образом, что начальный конус упора постоянно контактирует
Рис. 88. Армированная
манжета с наклонным
расположением рабочей
кромки
с манжетой в радиальном направлении как при одинаковом давле-
нии на нее с обеих сторон, так и при перепаде давления.
Отличительной особенностью манжеты (фирма «Heckering»
ФРГ), изображенной па рис. 88 является расположение ее рабочей
Рис. 89. Манжета фирмы «Gago»
Рис. 90. Многокромочпое
манжетное уплотнение
кромки под некоторым углом к оси вала и охват пружины
концевой частью значительно выше горизонтальной оси пружины.
Такое расположение рабочей кромки манжеты приводит к умень-
126
шснию разработки нала. Глубокое залегание пружины в гнезде
манжеты предотвращает возможность выпадения и позволяет
избегать аварий, возникающих при этом.
Манжетные уплотнения фирмы «Gago» (Англия) (рис. 89) кон-
структивно выполняются с заостренной рабочей кромкой, располо-
жением пружины в глубине гнезда и охватом ее манжетой до гори-
зонтальной оси пружины и свыше.
С целью повышения герметичности и срока службы манжетного
уплотнения японская фирма «Valqua» выполняет манжеты много-
кромочными. На рис. 90 представлен^ манжета 7, снабженная
каркасом 2, пружиной 3 и имеющая пять уплотнительных кромок.
Полости между ними заполняются смазкой, что способствует
уменьшению трения. Осевой размер манжеты не превышает раз-
меры нормализованных однокромочных манжет. Кроме перечис-
ленных особенностей манжеты этого типа имеют повышенную
надежность от выворачивания и менее чувствительны к абразив-
ным частицам.
ЛИТЕРАТУРА
1. Голубев А. И. Современные уплотнения вращающихся валов.
Машгпз, 1963.
2. Уплотнения. Сборник статей. Пер. с англ. инж. В. П. Харитонова,
под ред. докт. техн, наук В. К. Житомирского, 1964.
3. Макаров Г. В. Уплотнительные устройства, Машгиз, 1965.
4. Б а ш т а Т. М. Вопросы герметизации выходных валов гидроагрега-
тов. «Вестник машиностроения», 1966, № 2.
5. В а ш т а Т. М. Машиностроительная гидравлика, справочное
пособие. «Машиностроение», 1963.
6. X о р и п В. II. Гидропривод забойного оборудования. Госгортех-
издат, 1963.
7. Пластмассы в машиностроении. Сборник статей, «Машиностроение»,
1964.
8. Ш ац Я. К). Уплотнения подшипниковых узлов. «Машиностроение»,
1963.
9. Юдицкий Ф. Л. Графитовые уплотнительные устройства. Суд-
иромгиз, 1961.
10. Гипроуглемаш. Руководящий материал. «Кольца резиновые круглого
сечения для уплотнения гидравлических устройств», РМ 350—64, 1964.
11. Гипроуглемаш. Руководящий материал. «Кольца защитные для ман-
жет уменьшенного сечения», РМ 358—65, 1965.
12. Гипроуглемаш. «Обзор по манжетным уплотнениям для гидравли-
ческих устройств поступательного движения», 1963.
13. Гипроуглемаш. Руководящий материал. «Уплотнения резиновые
манжетные для валов, тип УМП», РМ 320—59, 1959.
14. Гипроуглемаш. Руководящий материал. «Уплотнения резиновые
манжетные разрезные для валов, тип УМР». РМ 327—59, 1959.
15. Гипроуглемаш. Руководящий материал «Кольца упорные для ман-
жетных уплотнений». РМ 342—61, 1961.
16. Сибгипрогормаш. Руководящий материал. «Манжеты полихлор-
виниловые РМИ 1—63, 1963.
17. ВНИИПТуглемаш. Руководящий материал. «Кольцевые уплотне-
ния для валов». 1965.
СОДЕРЖАНИЕ
Стр-
11 родословие . . . ....... . . 3
Г л а на I. Основные уплотнительные устройства, применяемые
в горных машинах ................. 5
Глава II. Уплотнения гидравлических узлов . . ..... 8
1. Условия работы уплотнений и требования, предъявляемые
к ним.......................................................... 8
2. Режим работы домкратов и стоек . . 13
3. Трепне в уплотнениях при возвратно iiiicr.yii.rre.il,ном движе-
нии . 13
4. Уплотнения для подвижных соединеппп ].>
5. Уплотнения для неподвижных соединенно (>4
.Глава III. Уплотнения налов 85
Сорокин Борис Иванович, Соколов Анатолий Николаевич
УПЛОТНИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА ГОРНЫХ МАШИН
И КОМПЛЕКСОВ
Отв. редактор В. Д. С основ
Редактор издательства В. А. Волкова. Техн, редактор 3. А. Болдырева
К. С. Торепцева
Сдано в набор 30/VI 1909 г. Подписано в печать 16/IX 1969 г. Т-12872.
Формат 6(' хОО1/,». Печ. л. 8,0. Уч.-изд. л. 7,7'. Бумага Л» 2. Индекс f -X— I.
Заказ 628/1928—12. Тираж 3000 экз. Цена 39 коп.
Издательство «Недра». Москва, К-12, Третьяковский проезд, д. 1/19.
Ленинградская типография № 14 «Красный Печатник» Главполиграфпрома
Комитета по печати при Совете Министров СССР. Московский проспект, 91.