Классы негерметичности уплотнений и удельная утечка

Класс группа	Удельная утечка	Критерий качественной оценки	Типы уплотнений
0-0     0-1   1-1   1-2     2-1   2-2   3-1     3-2   4-1	До 10-5     От 1х10-5 до 1х10-4 От 1х10-4 до 5х10-4 От 5х10-4 до 2,5х10-3   От 2,5х10-3 до 1х10-2     От 1х10-2 до 5х10-2 От 5х10-2 до 25х10-2   От 0,25 до 1,00 От 1 до 5   От 25 до 100   Свыше 1х102	Абсолютная герметичность   То же   Визуально невидимое отпотевание То же     Подтекание без каплеобразования     То же   Подтекание с каплеобразованием   Капельные утечки   Капельные утечки   Непрерывные утечки   Непрерывные утечки	Металлические сильфоны, мембраны полимерные То же   Мембраны (диффузия через резину) Уплотнения неподвижных соединений (УН) эластомерные УН в тяжелых режимах, эластомерные УПС штоков, УВ валов манжетные То же   УПС в тяжелых режимах, УВ манжетные, торцевые УВ торцовые, манжетные УВ торцовые, УПС набивочные УВ, УПС бесконтактные То же

 

Уплотнение сред при высоких температурах достигается при­менением торцевых уплотнений из металла, графита, ситаллов или металлокерамики. Торцевые уплотнения допускают 100 м/с, 10000 об/мин и давления в десятки мегапаскалей при 200 °С и более. Для УН используют полые металлические кольца.

Пример. Определить утечки по уплотнению штока резиновым кольцом с протектором (см. рис. 3.4, б), у которого периметр 100 мм, ход штока 100 мм, скорость скольжения 0,05 м/с, давление 10 МПа, вязкость масла 22 МПа·с. При нормальной температуре утечки соответствуют классу 2-2; 0,05 см³/м² (табл. 3.2).

Объем утечки за один и 10⁴ двойных ходов при нормальной температуре (табл. 3.2):

см;

см³.

Для перерасчета утечки на условия мину 20°С и 0,5 м/с воспользуемся уравнением толщины масляной пленки для прямого и обратного хода штока (выдвижение – прямой ход):

где – коэффициенты; – вязкость жидкости при внутреннем и наружном давлении; – контактное давление уплотнения на шток, обусловленные деформацией сжатия; – давление уплотняемой жидкости.

При изменении и в уравнениях меняется только член поэтому при 130 МПа·с:

см³ при м/с;

см³ при м/с.

Гидролинии

Гидравлической линией называют устройство, предназначенное для прохождения рабочей жидкости от одного элемента к другому в процессе работы гидропривода. Конструктивно гидролинии состоят из трубопроводов, рукавов, каналов и соединений.

Трубопроводы соединяют отдельные агрегаты в единую гид­равлическую систему. По ним циркулирует поток жидкости, пере­дающий энергию от источников давления к потребителям.

По назначению трубопроводы гидравлической системы подраз­деляют на всасывающие, напорные и сливные. Скорость течения жидкости во всасывающих трубопроводах для обеспечения бескавитационных режимов работы насоса не должна превышать 1,5 м/с.

В напорных и сливных магистралях скорость течения может составлять 7,0...10,0 м/с. Выбор материала и толщины стенок тру­бопровода зависит от рабочего давления, при котором работает данный участок гидромагистрали.

Напорные трубопроводы постоянно или периодически подвер­гаются действию высокого давления, действию динамических на­грузок, вызванных пульсацией давления, гидравлическими удара­ми и вибрациями. Особенно разрушительными являются колеба­ния давления, вызванные кавитационными режимами работы на­сосов.

Напорные трубопроводы изготавливают из нержавеющей ста­ли 1Х18Н9Т или сплавов титана, всасывающие и сливные трубо­проводы – из нержавеющих сталей и алюминиевых сплавов (сплав АМгМ).

Присоединение концов труб к элементам гидропривода, а также к другим трубам осуществляют различными фитингами. Для получения резкого изгиба магистрали применяют угловые фитинги. Тройники и крестообразные фитинги служат для подсоединения трубы к какой-либо магистрали. Для соединения труб разного диаметра используют переходные фитинги.

В зависимости от условий работы труб применяют различны способы их соединения с фитингами.

Тонкостенные трубы для средних давлений подсоединяются к фитингу с помощью развальцовки, как показано на рис. 3.7, а. Развальцованная труба 2 гайкой 3 с помощью опорной втулки (ниппеля) 1 прижимается к конусу фитинга 4. Угол конуса развальцованной части трубы принято делать равным 74°.,|

Для исключения развальцовки толстостенных труб, используемых при высоких давлениях, применяют соединение, изображенное на рис. 3.7, в. Труба 3 обжимается кольцом 2 под действие сил со стороны гайки 4 вследствие конусности в фитинге 1. Уплотнение стыка получается в результате того, что кольцо 2 врезаете в материал трубы 3. Подобные соединения применяют при давлениях до 100 МПа.

Рис. 3.7. Соединение трубопроводов по наружному (а) и

внутреннему (б) конусу и за счет пластической деформации

толстостенной трубы

 

Для соединения труб большого диаметра и труб, часто подвергающихся демонтажу и работающих на давлениях 30... 40 МПа, применяют сферическое соединение, схема которого изобра­жена на рис. 3.7, б. Герметичность этого соединения обеспечи­вается контактом сферической поверхности ниппеля 4 с коничес­кой поверхностью фитинга 1 за счет усилия, создаваемого гай­кой 2. Основным достоинством такого соединения является воз­можность некоторого перекоса трубы 3 относительно фитинга 1. Плотный контакт трубы 3 с ниппелем 4 достигается либо свар­кой этих деталей, либо развальцовкой трубы в ниппеле.

Трубопроводы являются одним из основных компонентов са­молетных гидросистем. Их масса может составлять 1/3 полной массы системы. Протяженность трубопроводов сокращают панелированием агрегатов и применением блочных конструкций. Гид­равлические блочные системы широко используют в конструкциях вертолетов, а также в автономных системах питания рулевых при­водов.

Трубопроводы гидравлических систем в эксплуатации нагру­жаются пульсирующим давлением жидкости по сложным асим­метричным циклам. В связи с этим точный расчет трубопроводов на прочность представляет известную сложность. Поэтому трубо­проводы, как правило, рассчитывают только на статическую проч­ность от действия внутреннего давления жидкости.

Напряжения растяжения от внутреннего давления, действую­щие перпендикулярно образующей, рассчитывают как напряже­ния в тонкостенном цилиндрическом сосуде по формуле

, (3.1)

где и – фактическое и допускаемое напряжение; максимальное статическое давление рабочей жидкости; внутренний диаметр трубопровода; толщина стенки трубы.

Формула (3.1) предполагает равномерное распределение дав­лений по толщине стенки трубы, что справедливо лишь для тон­костенных оболочек. Толстостенные трубы рассчитывают по фор­муле Лямэ:

,

где – наружный и внутренний радиусы трубы.

Пользуясь способами разложения в ряд выражений вида где х – малая величина по сравнению с едини­цей, можно привести формулу Лямэ к виду, удобному для вычис­лений:

.

Пренебрегая значением << 1, получают

.

Повторяя вычисления для наружного радиуса трубы, рассчитывают

. (3.2)

В эксплуатации возможны два вида разрушений трубопроводов: разрушения в виде трещин, идущих вдоль образующей, и
разрушения в виде трещин, идущих по окружности. Первый вид
разрушений возникает от действия внутреннего давления, рабочей
жидкости, второй – от действия изгибных напряжений в плоскости оси трубопровода.

Формулы (3.1), (3.2) применяются также для расчета стеной
цилиндрических баков и аккумуляторов.

Толщину плоского донышка цилиндра можно определить по
формуле

,

сферического донышка:

.

Толщину стенки для сферического аккумулятора или баллона вычисляют по формуле

.

Допускаемые напряжения назначают с учетом коэффициента, запаса прочности n = 4,0 для гидроаккумуляторов и n = 2,5 – для трубопроводов . Механические свойства металлов, применяемых для изготовления трубопроводов и сосудов, работающих под давлением, при­ведены в табл. 3.3.

На долю разрушений трубопроводов высокого давления жидко­стных систем приходится значительное количество отказов. Разрушения в виде усталостных трещин возникают в местах развальцовки труб, овализации сечений и различных дефектов поверхности.

В производстве трубопроводов овальность более 5 % является недопустимой, на поверхности труб не допускаются следы коррозии, глубокие риски и забоины.

Таблица 3.3

⇐ Предыдущая12

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: