Выбор уплотнительных узлов гидроманипулятора
Целесообразность применения типа и конструкции уплотнений в уплотнительном устройстве опор качения или поршневой группе гидроцилиндров определяется следующими параметрами:
-конструктивными признаками уплотняемого узла;
-режимом работы устройства;
-условием эксплуатации устройства;
-эксплуатационными характеристиками уплотнений различных типов.
К конструктивным признакам относятся конструкция опорного узла гидроманипулятора, его габаритные размеры и метод подачи или характер работы смазочного или уплотняемого материала.
Режим работы уплотняемого узла манипулятора зависит от характера нагрузки на сопрягаемые поверхности и режима работы. Например, для уплотнения валов важным показателем является частота вращения, а для сопряженных узлов поступательного перемещения - характер и частота их перемещения. Следует иметь в виду, что все контактные уплотнения обладают достаточно высоким скоростным пределом и работают от нулевой скорости, а бесконтактные - работают от определенного минимального значения относительной скорости.
Условия эксплуатации узла крана манипулятора прежде всего зависят от окружающей среды, т.е. жидкость или газ находятся под давлением, соответственно, от перепада давлений окружающей и уплотняемой среды, а также от характеристики взаимодействующих через уплотнительный узел сред. Большое влияние на работу узла оказывает температура. Повышенные или низкие температуры определяют необходимость применения термо - или морозостойких материалов. Определенное влияние оказывает и влажность воздуха, окружающего уплотняемый узел. Вода и агрессивные среды вызывают не только коррозию материала, но и разрушают масляную пленку, вызывая быстрый износ и изменение характеристики уплотняемой среды. Следует также учитывать запыленность и загрязненность воздуха, в составе которого возможно наличие мелких твердых частиц, в том числе и абразивного характера. Наиболее опасны для контактных уплотнений частицы диаметром 1.5 мкм, соизмеримые с зазором в парах трения, который определяется наличием микронеровностей, вызванных абразивной обработкой сопрягаемых пар.
Эксплуатационные характеристики уплотнений крана манипулятора определяются в первую очередь герметизирующей способностью, которая характеризуется количеством уплотняемой среды, перетекающей через уп-лотнительное соединение в единицу времени при рабочих параметрах среды. Для контактных уплотнений утечка в начальный период работы может быть близка к нулю или оставаться постоянной. В процессе эксплуатации за счет износа пар трения утечки начинают увеличиваться и резко возрастают в процессе разрушения пар трения. Влияние на выбор уплотнений оказывают также скорость, до-пусчмая температура, предельное давление, момент трения и точность изготовления и сборки уплотнительного узла гидроманипулятора.
В зависимости от характера работы узла трения для контактных уплотнений характерны ограничения верхнего предела окружной скорости в зоне трения для валов и трения скольжения для поршневых систем.
Допустимая температура зависит от материала уплотнений, а предельное давление определяется а основном материалом, конструкцией уплотнения, режимом и характером работы. Влияние на работу уплотнения оказывают размеры уплотняемой поверхности, характер обработки сопрягаемых поверхностей, наличие эксцентриситета, осевого смещения, перекосов и биений. Аксиальные уплотнения менее чувствительны к радиальному биению и перекосам, радиальные работоспособны при значительных осевых смещениях, но чувствительны к биениям и эксцентриситету.
Некоторые наиболее широко используемые типы уплотнений показаны на рис.
Манжетное уплотнение в кране манипуляторе представляет собой резино-армированную конструкцию, состоящую из рабочих передней и задней кромок, образующих губку, которая соединяется ножкой с фланцем и полкой. Фланец и полка армируются металлокаркасом.
Контакт рабочей кромки с поверхностью вала обеспечивается за счет деформации губки, ножки и спиральной пружины.
Рис 1. Варианты применения стандартных уплотнений
для герметизации опор качения:
а...д - жидкое масло; е-пластичная смазка; 1-вал; 2-гильза; 3-подшипник; 4-канал, соединяющий масляные полости 8 и 9; 5-крышка (корпус уплотнения); 6-манжета; 7-стакан; 10-протектор; 11-демон-тажное отверстие; 12,13-промежуточные кольца; 14-отверстие подвода смазки; 15-манжета с пыльником; 16-крышка
Рис 2. Лабиринтные уплотнения:
а-прямоточные; б-для повышенных температур; 1,4 -крышки; 2-подшипник; 3-корпус; 5-вал; 6-пластмассовая втулка
На рис.2 показано лабиринтное уплотнение в манипуляторе, применяемое в опорах с пластичной смазкой. Лабиринтные уплотнения являются бесконтактными, характеризующимися постоянным гарантированным зазором в соединении "вал-корпус". Основным недостатком лабиринтных уплотнений является отсутствие полной герметизации, поэтому такие уплотнения применяются в основном в быстрооборотных соединениях и в сочетании с контактными уплотнениями. Лабиринтное уплотнение выполняется в виде кольцевых проточек, которые в ряде случаев имеют вид спирали.
На рис.3 показаны торцевые уплотнения для гидроманитулятора, обладающие низким коэффициентом трения, нашедшие широкое применение в гидравлических машинах, компрессорах, турбинах и др. Недостатком узлов с торцевыми уплотнениями является относительная сложность конструкции уплотнительного узла и большие габариты. Торцевой уп-лотнительный узел образуется двумя уплотнительными кольцами: опорным (торцевым), жестко фиксируемым на валу (корпусе) и плавающим - упорным, имеющим возможность осевого перемещения вдоль корпуса или вала и прижимаемым к опорному кольцу пружиной.
Рис.3. Торцевой уплотнительный узел:
а-устройство с сильфоном; 1-вал; 2-уплотнительное кольцо; 3-резиновый сильфон; 4-крышка (корпус уплотнения); 5-подшипник; 6-каркас; 7-пружина;
б-уплотнение для агрессивной среды;1-вал; 2-опорная втулка; 3-гильза; 4-пружина; 5-сильфон; 6-уплотнительное кольцо; 7-крышка
На рис.4 показаны сальниковые (с сальниковой набивкой) уплотнения, представляющие собой кольцо четырехугольного сечения, изготовленное из антифрикционного упругого материала. Сальниковые уплотнения применяются в основном в комбинированных уплотнительных узлах совместно с манжетными или кольцевыми уплотнениями для предотвращения попадания в герметизируемый узел пыли и грязи. Устанавливается сальниковое уплотнение перед манжетным (кольцевым) уплотнением, но может использоваться и самостоятельно. Сальниковые кольца могут быть сплошными или разрезными.
На рис.5 показаны некоторые варианты уплотнительных узлов с манжетными уплотнениями для конструкций с возвратно-поступательным перемещением сопрягаемых элементов. При разработке конструкции уплотнительного узла с манжетным уплотнением cледует обеспечивать зазор а = 0,5...1 мм между манжетой и подворот-никовым кольцом.
Рис. 4. Варианты конструкций сальниковых уплотнений: 1-вал; 2-подшипник; 3-стакан; 4-крышка; 5-гильза; 6-корпус уплотнения; 7-сальниковое кольцо; 8-болт; 9-пружина; 10-упорное кольцо-11-опорное кольцо; 12-стопорное кольцо
Зазор необходим для выравнивания давления на внутренние поверхности лепестков манжеты с целью исключения их складывания и обеспечения необходимого давления на уплотняемую поверхность
Рис.5. Уплотнительные узлы при возвратно-поступательном движении сопрягаемых поверхностей трения; 1-шток (поршень); 2-цилиндр; 3-манжетное уплотнение; 4-опорное (протекторное) кольцо; 5-подворотниковое кольцо
|
