ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Давления на уплотняющие поверхности из "Предохранительные клапаны Издание 2" При легкодеформируемых пластических материалах умеренные давления на поверхность создают большие пластические деформации и неровности поверхностей приспосабливаются друг к другу. Металлические уплотняющие поверхности вследствие большой твердости металла требуют весьма значительных сил для возникновения пластических деформаций. Поэтому, чтобы избежать слишком большого давления на поверхность, стремятся по возможности сгладить микронеровности на уплотняющих поверхностях, а также устранить неплоскостность и волнистость поверхностей путем их тщательной обработки — шлифовки и притирки. [c.122] Высота микронеровности в значительной степени зависит от способа обработки уплотняющих поверхностей. При токарной обработке на уплотняющих поверхностях образуется спиралеобразный след в виде канавки. Шлифование выравнивает поверхность путем выламывания выступающих частей. При этом на поверхности образуются впадины от выломанных частиц. Доводка притиркой выравнивает более тщательно поверхность, при этом впадины заполняются за счет пластической деформации других участков.. [c.122] Для определения величины давлений, обеспечивающих определенную степень герметичности в затворе арматуры, проведено много исследований. Однако большое различие в полученных результатах не дает возможности создать единые методы рачета уплотнений. Это особенно относится к предохранительным клапанам. [c.122] Из рис. 54 видно, что поведение уплотняющего соединения меняется в зависимости от способа обработки уплотняющих поверхностей. Только после предварительного обжатия поверхностей их первоначальное качество уже не имеет значения, так как при этом микронеровности сглаживаются. При давлениях, больших, чем в точках А —А,., повышение давления среды вызывает пропорциональное повышение необходимых давлений. После предварительного обжатия уплотняющих поверхностей критическим давлением (в точках А —А ) обеспечение плотности соединения достигается при более низком давлении, соответствующем прямой д. Такое критическое давление для плоских уплотняющих поверхностей составляет примерно 2а . [c.123] В предохранительных клапанах при рабочем давлении на уплотняющие поверхности действует давление, значительно меньшее предела текучести стали. Однако при отсутствии давления среды в клапане все усилие пружины действует на уплотняющие поверхности, в этом случае давления могут достигнуть величины, превышающей предел текучести материала, что соответствует предварительному обжатию. Нужно учитывать, что при длитель- ной остановке машины, когда в клапане отсутствует давление среды, в результате больших давлений могут быть нарушены уплотняющие кромки. Кроме того, в случае, если положение золотника не фиксировано относительно седла и он может поворачиваться, предварительное обжатие до предела текучести теряет свой смысл. [c.123] Следовательно, в предохранительных клапанах с уплотнением металл—металл создать абсолютно герметичное уплотнение практически невозможно. Следует стремиться лишь к тому, чтобы утечка газа составляла минимальную величину. Нужно, однако, оговорить, что в клапанах с подачей среды на золотник этот вопрос решается несколько легче. [c.123] Применение более упругих материалов, чем сталь, может значительно повысить плотность затвора, так как упругие материалы при меньших давлениях начинают деформироваться и заполнять зазоры в затворе. Ширина уплотняющих поверхностей затвора определяет длину пути протекающей среды. Следовательно, с увеличением ширины увеличивается сопротивление движению среды и вероятность мест закупорки каналов путем деформации микронеровностей. Вязкость среды влияет на величину ее протечки. Более вязкая среда проходит в меньшем количестве, чем менее вязкая. Большая разница в величине протечки наблюдается при уплотнении газовой и жидкой сред. [c.123] Детали затвора, обеспечивающие его плотность и образующие замкнутую силовую цепь, не являются абсолютно твердыми, а обладают определенной упругостью, поэтому их размеры изменяются под действием усилий, связанных с давлением среды. Это влечет за собой изменение силового взаимодействия уплотняющих колец. Так, в предохранительных клапанах растяжение штока может явиться причиной неплотности в затворе и преждевременного открытия клапана. [c.124] Рассмотрим схему сил, в результате которых создается давление на уплотняющие поверхности закрытого клапана при подаче среды под золотник (рис. 55). Сила давления среды на диск золотника изнутри зависит от проникновения среды между уплотняющими поверхностями и от распределения давления по ширине уплотняющей поверхности. Исследование этого вопроса показывает, что при малых удельных нагрузках на уплотняющие поверхности, как это имеет место в предохранительных клапанах, давление на поверхностях практически распределяется по закону треугольника. Поэтому можно считать, что давление рх изнутри клапана действует на диск по площади диаметром й с + Ь, т. е. до среднего диаметра уплотняющей поверхности. [c.124] При повышении давления до р золотник передвигается на величину за счет снятия упругой деформации материала уплотнения (см. рис. 21), сила сжатия пружины увеличивается до Qnv = пр 4- Д г и усилие с уплотнения снимается (ру л = 0), т. е. [c.125] В данном случае было принято, что давление среды в клапане р распространяется до среднего диаметра уплотняющей поверхности. Однако практически могут встречаться отклонения от этого правила, так как в зависимости от состояния уплотняющих поверхностей линия уплотнения может проходить так, что давление будет распространяться на площадь большую или меньшую, чем ограниченную средним диаметром. В -первом случае клапан будет открываться раньше, чем по расчету. Во втором случае клапан откроется позднее, что вызовет превышение допускаемого давления. Характеристика клапана Q = / (Я) в этом случае также переместится в область более высокого давления. В малоподъемных клапанах при этом может значительно снизиться пропускная способность при заданном давлении. Опасные последствия отклонения линии уплотнения от средней будут тем вероятнее и больше, чем шире уплотняющий пояс, чем меньше диаметр седла и чем выше рабочее давление. [c.126] Для определения минимального давления, необходимого для создания уплотнения в затворе клапана, а также подбора мате-. риалов седла и золотника, способных уплотнить предохранительный клапан, было выполнено исследование на специальном экспериментальном стенде. [c.127] Запрессовка неметаллического материала производилась в канавку по форме ласточкина хвоста, после чего подрезался торец и окончательно обрабатывалась наружная поверхность золотг ника. При испытании уплотнений предохранительных клапанов в качестве рабочей среды был принят воздух с температурой около 20° С. Внешняя сила Qbh (кгс),ч с которой прижим ались уплотнительные кромки образцов, равна = Рпр пр + п. ч, где р-цр — давление масла в прессе в кгс/см Од., — вес подвижных частей, кгс F p— площадь, на которую действует давление масла в прессе, в см. [c.128] Сила Q (кгс), с liOTopoft рабочее давление pi (кгс/см ) среды, действующее на золотник, разжимает уплотняющие кромки образцов, равна Q = piF, где F — площадь, на которой распределяется давление рабочей среды, если считать, что оно действует по среднему диаметру уплотняющего пояска, в см. [c.128] Уплотнение считалось приемлемым, когда утечка воздуха при диаметре образца с = 20 мм составляла не более 1 см /мин. Для образцов диаметром с = 5 и 50 мм утечка не превышала соответственно 0,25 и 2,5 см /мин. [c.129] В результате исследований выяснилось следующее. Диаметр, по которому производится уплотнение, почти не влияет на величину Для фторопласта, фибры и эбонита величины примерно одинаковы, для баббита — несколько ниже. Величина возрастает с увеличением рабочего давления и уменьшается с увеличением ширины уплотняющей кромки Ь. [c.129] проведенные на образцах с уплотняющими поверхностями из стали 3X13, показали, что величина протечки среды зависит сильно от шероховатости уплотняющей поверхности. На рис. 59 приведены результаты этих исследований. Величина уплотняющего усилия составляла 50% от рабочего давления, т. е. 7упл = 1,5р1. Из графика видно, что с увеличением класса шероховатости утечка снижается весьма резко. Однако при металлических уплотняющих поверхностях утечки уже при Рг = ЮО кгс/см составляют даже при классах шероховатости 12 и 11 примерно 1. .. 2 см /с соответственно. [c.130] Затем по у находят величину 7 1111 на основании рис. 60, где приведены данные для трех наиболее устойчивых против эрозии материалов при величине натекания среды, исключающей появление пузырьков в течение 3 мин выдержки. [c.131] В работах [8, 32] приведены результаты исследования уплотнения предохранительного клапана с затвором в сочетании седло— золотник из стали 0Х18Н10Т и фторопласта-4. Были исследованы конструкции затворов, показанные на рис. 53, е, ж, з с условными проходами от 10 до 70 мм, при рабочих давлениях от 0,5 до 16 кгс/см . [c.131] Вернуться к основной статье