Уплътнения с пръстеновиден уплътнител

Механични системиСтатииСп. Инженеринг ревю - брой 2, 2011

 Основно предназначение на използваните уплътнения е осигуряването на добра херметичност и предотвратяване на навлизането на прах, влага, метални частици и други замърсявания в уплътняваните детайли, а също така за предотвратяване на утечки на използваните за смазване вещества. Основни изисквания към всички уплътнения са да изпълняват своите функции при всякакви експлоатационни условия, като не предизвикват нежелано триене или износване. Също така, те трябва да бъдат лесни за монтиране и демонтиране, ремонт и поддръжка.
За неподвижни и подвижни съединения, едни от широко използваните уплътнения са тези с пръстеновиден уплътнител. Сред основните предпоставки за широкото разпространение на този вид уплътнения са тяхната невисока себестойност, сравнително малки габарити, лесният монтаж и поддръжка, отсъствие на необходимост от регулировка, възможност за приложение при различни налягания и температури, сравнително ниски загуби от триене и др. В практиката, поради различните условия на експлоатация и изисквания към уплътненията, се използват уплътнителни пръстени с разнообразни профили и сечения.

Уплътняване с О-пръстени
При тях уплътнителният елемент представлява гумен пръстен с кръгло сечение (тор). Уплътняването се постига благодарение на факта, че гуменият пръстен се поставя в канал, височината на който винаги е по-малка от диаметъра на пръстена. След монтиране на спрегнатия детайл, пръстенът се деформира (смачква) и вследствие на тази еластична деформация, между пръстена и уплътнявания детайл се създава контактна зона. Работната среда прониква между уплътняваните повърхнини, притиска страничната повърхнина на деформирания пръстен и с това увеличава деформацията му. Едновременно се наблюдава и преразпределение и увеличаване на контактното налягане. Дължината на контактната площ също се променя, като изменението й е в зависимост от налягането на работната среда и твърдостта на гумата по Шор. По този начин се наблюдава ефект на самоуплътняване, който подобрява херметичността на съединението.

Размерите на О-пръстените
и съответните канали са стандартизирани в широк диапазон. Обикновено се препоръчват следните няколко форми на сечението на каналите (фиг. 1): 1 - правоъгълно с наклон на стените от 0 до 5°; 2 - с опорен пръстен; 3 - V-образно за  ниски температури; 4 - със скосяване, при което се намалява навлизането на пръстена в хлабината. Поради евентуално набъбване на пръстена, сечението на каналите обикновено е с 15% по-голямо от сечението на пръстена. Грапавостта на повърхнините, контактуващи с пръстена, обикновено се избира в диапазона от 1,25 до 0,32 mm. При подвижни уплътнения се поставят опорни пръстени за предотвратяване на навлизането на уплътнителя в хлабината. Изработват се от пластмаса или твърда гума.
О-пръстените намират широко приложение при пневматични и хидравлични устройства за уплътняване на подвижни детайли с възвратно-постъпателно и осцилиращо движение. Сравнително рядко О-пръстените се използват и за уплътняване на въртящи се валове при w < 300 s-1. В подобни приложения пръстенът е перпендикулярен или наклонен спрямо оста на вала. Надеждността на уплътнението зависи от периферната скорост, която се ограничава до 3 m/s поради влошеното топлоотвеждане. Необходимо е натягът на пръстена в тялото да бъде 2,5 - 3 пъти по-голям от натяга по вала. Използва се гума с твърдост, по-висока от 70 единици по Шор. Широчината на контактната площ, както и при уплътненията за постъпателно-възвратно движение, зависи от степента на деформация на пръстена.
При неподвижни детайли в зависимост от това дали уплътняваните повърхнини са равнинни или цилиндрични, уплътненията биват челни и радиални.
Като недостатък на уплътняването с О-пръстен може да се посочи навлизането на материала на уплътнителя в уплътняваната хлабина, под действие на налягането на работната среда, което води до разрушаване на пръстена. Степента на навлизането зависи от налягането на работната среда, както и от хлабината между уплътняваните повърхнини и твърдостта на гумата.
Наред с O-пръстените, се използват и уплътнителни пръстени с Х-образен профил
Х-пръстените се използват за уплътняване на постъпателно движещи се части и имат четири контактуващи повърхнини. Празнините между двата издатъка служат за резервоар на работния флуид, който изпълнява функциите на смазка и намалява триенето. Х-пръстените могат да се монтират в същите канали, както О-пръстените, но приложението им се ограничава поради по-голямата сложност на пресформите за изработване.
Като основни предимства на тези пръстени, спрямо О-пръстените, се посочват по-малката контактна повърхнина, отсъствието на превъртане и усукване в каналите. Сравнителни изпитания на двата вида пръстени показват, че Х-пръстените осигуряват по-голяма надеждност (около 4 - 5 пъти по-малки утечки на двоен ход).
По-технологични от О- и Х-пръстените са уплътнителните пръстени с правоъгълно сечение
При тях контактното налягане между пръстена и уплътняваната повърхнина възниква вследствие на по-голямата височина на пръстена в сравнение с тази на канала. При по-големи работни налягания и при пръстените с правоъгълно сечение се наблюдава ефект на самоуплътняване и проникване на материала на пръстена в хлабината между детайлите. За предотвратяване на посочения ефект и удължаване на дълготрайността на пръстена се препоръчва скосяване на стената му откъм страната с ниско налягане. Уплътнителните пръстени с правоъгълно сечение, в ролята им на челни уплътнения, са подходящи за уплътняване на винтови съединения. В този случай обикновено се използват уплътнения със стандартни размери. За постъпателно-възвратно движещи се детайли се използват като радиални уплътнения.




ЕКСКЛУЗИВНО

Top