Уплотняющие устройства (уплотнения), схемы, классификация

В местах соединения корпусных деталей, а также в местах входа и выхода валов в корпус механизма устанавливаются уплотняющие устройства (уплотнения), предназначенные для защиты внутреннего пространства механизма от попадания вредных ингредиентов внешней среды (воды, пыли, абразивных частиц) и для предохранения от вытекания из внутреннего пространства смазочных материалов.

Классификация уплотнений:

1. по характеру относительной подвижности деталей, между которыми устанавливается уплотнение – подвижное и неподвижное;

2. по характеру взаимодействия с движущейся деталью – контактные (рис. 50, а, б, в, г) и бесконтактные (рис. 50, д, е);

3. по способу создания уплотняющего давления между уплотнительным элементом и подвижной деталью – пассивные или натяжные (рис. 50, а, б), в которых необходимое давление между уплотняемыми поверхностями создается за счёт деформации уплотняющего элемента и не зависит от давления среды в полости корпуса механизма, и активные (рис. 50, в, г), в которых давление между уплотняемыми поверхностями растет пропорционально увеличению давления во внутренней полости механизма;

4. в зависимости от материала, из которого изготовлен уплотняющий элемент – металлические (рис. 50, б, г) и неметаллические (рис. 50, а, в);

5. по форме подвижной уплотняемой поверхности – торцевые (плоскостные, рис. 50, г), цилиндрические (рис. 50, а, б, в, д, е, ж), конические, сферические.

Рис. 50. Уплотнения валов: а – сальник; б – металлические кольца; в – манжетное; г – торцовое; д – лабиринтное; е – двойное лабиринтное ж – комбинированное (сальник + щелевое).

 

 

Рис. 51. Конструкция резиновой армированной манжеты: 1 – браслетная пружина; 2 – тело манжеты; 3 – металлическая армирующая вставка

 

Из контактных уплотнений валов наиболее широкое применение находят сальниковые (рис. 50, а) и манжетные (рис. 50, в) уплотнения.

Сальники – неметаллические контактные уплотнения пассивного типа. Применяются сальниковые уплотнения при относительных скоростях скольжения (скорость уплотняемой поверхности вала) до 5 м/с и давлениях в рабочей полости до 0,5 МПа.

Простейшее сальниковое уплотнение (рис. 50, а) содержит кольцо прямоугольного сечения, пропитанное смазывающим материалом и запрессованное в трапециевидную канавку, угол между боковыми поверхностями которой составляет 20…30.Сальниковое кольцо чаще всего выполняют из войлока, или кожи и проваривают его перед установкой в консистентной смазке.

В манжетных уплотнениях (рис. 50, в) предварительное поджатие уплотняющей кромки манжеты к поверхности вала происходит за счёт деформации манжеты и натяжения браслетной пружины, которой всегда снабжается манжета (рис. 51). Увеличение давления во внутренней полости корпуса механизма способствует возрастанию усилия, прижимающего ласт манжеты к поверхности вала, препятствуя тем самым сообщению внутренней полости с внешней средой. Армированные манжеты могут изготавливаться как из различных резиновых смесей, так и из пластиков (полиуретан, поливинилхлорид). Манжетные уплотнения могут применяться при скоростях скольжения до 10 м/с.

Бесконтактные уплотнения можно разделить на 3 основных группы:

1. уплотнения сопротивления (резистивные);

2. инерционные уплотнения;

3. насосные уплотнения.

Рис. 52. Бесконтактные уплотнения: а – щелевое с канавками в щели, б – лабиринтное, в – насосное сдвоенное.

 

Резистивные уплотнения представляют собой тонкую щель или лабиринт, создающие за счёт малого поперечного сечения и большой протяжённости повышенное сопротивление протеканию жидкостей и газов (рис. 50, д, е и рис. 52, а, б). В таком уплотнении утечки возможны постоянно, но они не велики и выполняют положительную роль, вынося наружу посторонние частицы, попадающие в зону уплотнения. Щелевые уплотнения зачастую снабжаются дополнительными канавками (рис. 52, а), выравнивающими давление протекающей жидкости по окружности щели, и создающие дополнительное сопротивление протекающей жидкости.

К инерционным уплотнениям можно отнести маслоотбрасывающие кольца и диски, устанавливаемые на валах рядом с подшипниковыми гнёздами. Частицы жидкости или твёрдые, попадая на вращающийся вместе с валом диск, отбрасываются силами инерции по радиусам на периферию. Таким образом исключается возможность их попадания в зазор между валом и отверстием, через которое он проходит.

Пример исполнения насосного уплотнения представлен на рис. 52, в. Основным элементом этого уплотнения являются резьбовые канавки, нарезанные на поверхности части вала, находящейся в отверстии, через которое вал проходит. Направление нарезки канавок выбрано таким, что любая частица, попавшая в канавку, при вращении вала, двигаясь по канавке за счёт сил инерции, будет выброшена из зазора. Такой процесс может происходить только при вращении вала в одну сторону, на элементе, изображённом на рис. 52, в, а уплотнение будет работать только тогда, когда вал будет вращаться против часовой стрелки, если смотреть на его торец с левой стороны. Поэтому такое уплотнение можно применять в тех механизмах, где вал постоянно имеет однонаправленное движение.

Наличие зазора в бесконтактных уплотнениях не обеспечивает их герметичности при неработающем механизме, однако в процессе работы механизма эти уплотнения весьма успешно защищают его внутреннее пространство от пыли и грязи. По этой причине такие уплотнения применяют, как правило, совместно с контактными, устанавливая их снаружи от последних (рис. 50, ж).