Застосування ущільнень валів

Ущільнення валів використовуються на обертових, поршневих та коливальних валах для утримання масла та жиру та виключення забруднень. Відома як олія або променева губа

Ущільнення валів використовуються на обертових, поршневих та коливальних валах для утримання масла та жиру та виключення забруднень. Відомі як масляні або радіальні гумові ущільнення, ущільнення валів також можуть містити тиск або окремі рідини. Вони мають кілька ключових сильних сторін: вони економічні, прості в установці та ефективні в багатьох середовищах.

Ущільнення вала - це лише одна частина тридільної системи. Інша частина - це сам рухомий вал. (Його рух може бути круговим обертанням, зворотно-поступальним зворотно-поступальним рухом або обертальним коливанням вперед-назад.) Третя частина ущільнювальної системи - це корпус, в який встановлена пломба. Рис. 1 показано ущільнення вала, встановлене в отворі корпусу.

Будь-який механічний вузол, що містить рідини, повинен бути спроектований таким чином, щоб ці речовини текли лише там, де передбачено, і не витікали із складу. Ущільнення, вбудовані в механічні конструкції, запобігають такому витоку в місцях стику різних деталей складання; ці місця зустрічі відомі як спарювані поверхні, а простір між ними називається зазором. Призначення пломби - перекрити зазор, щоб через неї нічого не проходило.

Ущільнення валів часто зустрічаються у вузлах редукторів, гідравлічних насосів та двигунів та поршневих застосувань, як ущільнення склоочисників.

Матеріали мають першорядне значення. Для ілюстрації: Автомобільні системи кондиціонування раніше використовували R-12, хлорфторуглерод (ХФУ). Але оскільки ХФУ сприяють руйнуванню озону, у 1990-х роках був зроблений натиск щодо їх заміни на холодоагенти з гідрофторуглеродом (ГФУ). R-12 був замінений на так званий R-134a. Однак останнє також вимагало використання різних мастил. Ця нова мастила у поєднанні з більш високими робочими температурами змусила дизайнерів ущільнень шукати більш стійкі матеріали; зараз гідрогенізований нітрил (HNBR) ефективно використовується для ущільнення кондиціонерів.

Еволюція ущільнень валів

Протягом минулого століття технологічний прогрес стимулював розвиток все більш досконалих радіальних ущільнень губ. Насправді перші "ущільнення валів" (наприклад, ті, що знаходяться на осях низькошвидкісних прикордонних вагонів) були не що інше, як шкіряні смужки, які намагаються (як правило, з дуже обмеженим успіхом) містити тваринний жир, що використовується як змащення.

Пізніше моторизовані транспортні засоби замінили вагони, а мотузкові упаковки з льону, бавовни та конопель замінили шкіряні смуги. Хоча все ще відносно сирі, такі насадки працювали, оскільки мастила мали тенденцію бути дуже в'язкими, робочі швидкості все ще були низькими, а температури ніколи не ставали досить високими, щоб погіршити мастильні матеріали або ущільнювальні матеріали.

У 1920-х роках стали більш поширеними більш тонкі та екологічно нешкідливі мастила, а адекватне їх ущільнення стало складнішим. Канатні насадки замінили зібраними шкіряними ущільненнями - хімічно обробленими для поліпшення опірності маслу, а потім затиснутими в металевому корпусі для полегшення встановлення та зняття. Металевий корпус дозволяв ущільнювати пресфіт для запобігання витоку свердловини, а шкіряна губа проходила область заземленого стовбура до встановленої шорсткості.

У міру вдосконалення машин, транспортних засобів та дорожніх покриттів збільшувались оберти валу та температури нанесення, а також розроблялись нові оливи, що витримують ці більш високі температури, але спричиняли набрякання та погіршення стану ущільнювальних губ шкіри. Ці труднощі були подолані в 1940-х роках завдяки розробці олійностійких полімерів. Нормою стали зібрані ущільнення з синтетичного каучуку з губами з нітрилу (NBR).

До 1950-х років технологія дозволила хімічне зв’язування каучуку з металами. Це зробило можливим ущільнення, в якому гумова губа була хімічно прикріплена до корпусу (а не затиснута). На ущільненнях 1960-х років з'явилися губи, виготовлені з матеріалів, відмінних від нітрилу, включаючи силіконові та поліакрилатні матеріали для склеєних ущільнень. Політетрафторетилен (ПТФЕ) має велику хімічну та температурну стійкість у поєднанні з хорошими низькими фрикційними властивостями. В результаті він був використаний для заміни шкіри та матеріалів NBR у зібраних ущільнювачах. (Методів прикріплення ПТФЕ до каучуку або металу ще не існувало.) Фтороеластомер також виріс у використанні в 1970-х роках. Хоча всі ці альтернативні матеріали були корисними, вони також були дорожчими за нітрил, тому розробники печаток шукали шляхи мінімізації використання матеріалів та зменшення витрат. Це призвело до виготовлення пломб із зменшеною площею склеювання.

Конструктори печаток також почали шукати за межею печатки шляхи подальшого підвищення продуктивності та підвищення надійності. Вони звернули свою увагу на саму ущільнювальну поверхню, і до 1980-х років ущільнення, що включали ходові поверхні, стали поширеними. Ці касетні ущільнення усувають підготовку ходових поверхонь на валу.

Тепер вдосконалені цементи дозволяють композитним ущільненням з ПТФЕ, прикріпленим до гуми. Конструктори ущільнень поєднують їх з іншими компонентами з області ущільнення, такими як фільтри, армуючі вставки та висувні елементи.

Ущільнення коробки передач

Ущільнення валів зазвичай використовуються в коробках передач, які перетворюють високошвидкісний вхід від електродвигуна в низькі обороти, які приводять у рух різні машини або конвеєри. Вирізаний вид редуктора в зборі показаний на Рис.2.

Типове застосування коробки передач має два типи ущільнення вала: один для вхідного ущільнення та другий для вихідного ущільнення або ущільнень. Вхідне ущільнення - це більш швидкісне (зазвичай 1750 об/хв) ущільнення. Оскільки як зовнішнє, так і внутрішнє забруднення можуть бути проблемою в збірках редукторів, ущільнення редукторів нового покоління включають додаткове виключення забруднення як зсередини, так і зовні. Вхідне ущільнення часто являє собою конструкцію TC або TCW, виконану з фтореластомером. Вхідне ущільнення показано на малюнку Рис.3 поєднує в собі конструкцію TCW з мастилою для захисту від забруднення, що запобігає забрудненню, щоб запобігти потраплянню бруду та металевих частинок в оливу на первинну герметичну губу.

Окрім вхідного ущільнення, є також одне (або більше) розташування вихідних валів. Вихідне ущільнення зазвичай працює на нижчих швидкостях, ніж вхідне ущільнення. З цієї причини різні поперечні перерізи - конструкції, що створюють занадто велике тертя як вхідні ущільнення - можуть бути використані як вихідні ущільнення.

Поперечний переріз типового вихідного ущільнення показано в Рис.4. Зверніть увагу, що він призначений для виключення сильного забруднення.

Рідкі ущільнювачі

Ущільнення валів, що використовуються як гідравлічні насоси та ущільнення двигуна, можуть стикатися як з високими швидкостями (8000 об/хв), так і під тиском (1500 фунтів на квадратний дюйм), тому потрібні спеціальні конструкції. Одним із варіантів є обтискне ущільнення з ПТФЕ для використання в гідравлічних двигунах високого тиску з двома губами, утримуваними в корпусі металевими розпірними шайбами. Гумове ущільнення з опорним кільцем, вбудованим у поперечний переріз, також може використовуватися для застосування під високим тиском.

Для гідравлічних та пневматичних застосувань часто використовують спеціальні WP конструкції ущільнення вала як ущільнювачі склоочисника Ці конструкції використовують потовщені ущільнювальні губки (без підв’язувальних пружин), призначені для протирання пилу та бруду (або зішкріб) у поршневих гідравлічних та пневматичних циліндрах. Можливі найрізноманітніші конфігурації губ з ОР металу або гуми. Склоочисники, як правило, виготовляються з 90-дюймового нітрилу або поліуретану.

Ущільнення пральної машини

Ущільнення ванни пральної машини - це складне застосування. Вода повинна міститися, але вода, відбілювачі, миючі засоби та інші засоби для прання можуть легко роз'їсти металеві частини ущільнення - корпус та джерело.

Те, що дозволяє ефективно працювати ущільнювачу для ванни, має все спільне з дизайном губ. Порівняння між точкою контакту звичайного ущільнення та ущільнення ванни показано в Рис. 5 а і b. Зверніть увагу, що кути контакту і Р. значення на підресореній губі ущільнення ванни зворотні. Саме це дозволяє ущільнювачу ванни запобігати потраплянню води та піни в жирові підшипники машини. Рис. 6 а і b показати дві різні конструкції ущільнень ванни. Навіть утримуючи воду, пружинна губа також допомагає утримувати жир. Зворотні кути контакту і Р. Значення також розмістіть пружину підв'язки на стороні додатка, щоб вода не могла до неї дійти. Це допомагає захистити пружину підв’язки від корозії.