Рабочие жидкости высокотемпературных систем

Специалист в области управления должен иметь представление о конструкции уплотнений валов гидравлических агрегатов различных типов, начиная с наиболее распространенных уплотнений гидравлических машин вращательного действия. Многие гидравлические механизмы систем управления имеют переменную скорость вращения, а приводные валы часто работают с высокими скоростями в течение продолжительного времени. По этим причинам в системах управления требуются исполнительные механизмы с малым моментом страгивания, а уплотнения приводных валов должны иметь небольшое трение при высоких скоростях, так как в противном случае они будут слишком нагреваться и выходить из строя.

Наибольший интерес представляет внешнее уплотнение вала исполнительного механизма. Поскольку угол поворота вала обычно составляет не больше 180°, а скорость редко превышает 100 рад/сек, то весьма вероятно, что уплотнение кольцом круглого сечения будет в этом случае вполне пригодно. При проектировании подвижных уплотнений валов все принципы проектирования кольцевых уплотнений остаются в силе. Опыт показал, что при установке уплотнения в канавку целесообразно подвергать его предварительному сжатию для создания свободного скольжения при посадке на вал. В этом случае контакт уплотнительного кольца с валом обусловливается только предварительным сжатием, а не натягом.

Последние исследования показали, что износ и трение кольцевого уплотнения тесно связаны с величиной перепада давлений на нем. Выяснилось, что если зону максимального перепада давлений можно распределить по более широкой площади вала, то срок службы уплотнения возрастает примерно пропорционально площади, по которой распределяется перепад давлений. Установка кольцевого уплотнения в фасонную канавку на валу позволяет в необходимой степени уменьшить износ и трение.

Другим способом уплотнения вращающихся валов является применение нескольких слоев V-образных колец или манжет по типу сальников на водяных насосах. При эксплуатации уплотнения такого типа нужно периодически подтягивать, так как происходит постепенный износ при трении о вал.

Уплотнения вращающихся валов

Интересно отметить, что в таких прокладках эффект герметизации создается на очень небольшом участке уплотнения. Более того, основная часть уплотнения дает только бесполезное трение, однако гарантируется работоспособность уплотнения при постепенном износе слоев вплоть до полного разрушения.

Вращающиеся шланги можно использовать для подключения к гидросистеме поворотных исполнительных механизмов в случаях, когда скорости вращения меньше 6 рад/сек, а рабочее давление не превышает 100 атм.

Для уплотнения высокооборотных валов, например валов гидродвигателей и насосов, применяют эластомерные уплотнения и торцовые уплотнения. Хотя торцовые уплотнения и стоят дороже, они получают все более широкое применение как лучшее конструктивное решение уплотнения высокооборотных агрегатов вращательного действия. Конструктивно они могут быть выполнены как составная часть гидравлического механизма. Чаще внешнее уплотнение выполняется как обойма и стыкуется с торцовым уплотнением вращающегося вала. Торцовые уплотнения обычно делают из закаленной стали и притирают до плоскостности порядка 2-4 полосы зеленого света и среднеквадратичной чистоты поверхности 0,05 мк. Для герметизации подвижного торцового уплотнения в корпусе изделия в уплотнении капсулы применяют эластомерные кольца или сильфоны. Во всех случаях необходимо обеспечить точную центровку вала для создания тесного контакта между подвижной и вращающейся частями уплотнения. При работе уплотнения рабочая жидкость смазывает его поверхности и малейшие следы утечки компенсируются испарением жидкости с внутренней стороны резины. Материал уплотняющих поверхностей необходимо тщательно выбирать с точки зрения совместимости друг с другом и с рабочей жидкостью. Для торцовых уплотнений характерны скорости вращения уплотнения 60 м/сек. В контактных закрытых уплотнениях рабочие скорости редко превышают 9-15 м/сек, исключение составляют кратковременные режимы работы.