Справочник. Резинотехнические изделия.

В статье приводятся выдержки из справочника:

• РТИ –  уплотнения, амортизирующие детали, транспортерные ленты, приводные ремни, рукавные изделия, шины,  и др.
• Резины на основе каучуков общего и специального назначения.
• Нормативно-техническая документация.
• Нормативно-техническая документация.
• Методы механических испытаний резин и вторичной переработки резин и изделий.

Авторы: В.С.Юровский

Уплотнения

• Неподвижные уплотнения
• Резиновые уплотнители соединения с вращательным движением
• Уплотнения с дополнительными функциями

Под уплотнением понимают создание непроницаемости (герметичности) в соединениях деталей машин, разделяющих полости или пространства, заполненные различными или однородными жидкими или газообразными средами, различающихся давлением, создаваемым в разделяемых объемах. Детали машин, выполняющие функцию “уплотнения”, т.е. разделения полостей с созданием герметичного контакта соединяемых деталей, называют уплотнительными устройствами или уплотнителями.

Классы герметичности уплотнений и применяемость: 

• Классы 0-0, 0-1. Критерий – абсолютная герметичность.  Металлические сильфоны, мембраны полимерные.
• Классы 1-1, 1-2. Критерий – слабый запах, визуально невидимое отпотевание. Мембраны резиновые, рукава, эластомерные уплотнители неподвижных соединений.
• Классы 2-1, 2-2. Критерий – подтекание без капле-образования. Уплотнители неподвижные в тяжелых режимах, эластомерные уплотнители подвижных соединений и уплотнители валов.
• Классы 3-1, 3-2. Критерий – подтекание без капле-образования. Уплотнители подвижных соединений в тяжелых режимах, уплотнители валов торцевые, набивные.
• Классы 4-1, 4-2. Критерий – капельные утечки, частые капли. Уплотнители валов торцевые, уплотнители подвижных соединений и уплотнители валов набивочные, щелевые – компенсированные.
• Классы 5, 6. Критерий – непрерывные утечки. Уплотнители подвижных соединений, уплотнители валов бесконтактные.

Широкое применение резины в уплотнительных устройствах связано с ее эластичностью – способностью к большим обратимым деформациям при сравнительно небольших нагрузках, практической несжимаемостью, небольшой плотностью, большим внутренним трением и энергоемкостью.

Резина легко заполняет шероховатости соединяемых деталей, вследствие чего не требуется их особо тщательная обработка.

Термин “уплотнительное устройство” целесообразно применять в тех случаях, когда уплотнитель является сборочной единицей, т.е. сам состоит из нескольких деталей. Так манжеты резиновые армированные для валов содержат помимо резинового элемента металлический каркас и браслетную пружину растяжения. Торцевые уплотнительные устройства содержат еще большее число деталей – пружину сжатия, направляющие втулки, резиновые кольца круглого сечения и др.

Уплотнительные устройства с применением резины прежде всего разделяются на контактные (резиновые уплотнители) и бесконтактные устройства для достижения герметичности, хотя в основу классификации уплотнителей могут быть положены различные признаки: применяемые конструкционные материалы, виды относительного перемещения уплотняемых элементов машин, степень герметизации и др.

Применение резиновых уплотнений является эффективным также благодаря их малым размерам, сравнительно низкой стоимости, доступности, широкой производственной базе. Таким образом, резиновые уплотнители обеспечивают высокую степень герметизации при минимальных затратах.

Вместе с тем, резиновые уплотнители по ряду эксплуатационных характеристик (стойкость к высоким температурам, химическая стойкость и др.) уступают уплотнениям на основе асбеста, фторопласта, металлокерамики, графита, графитизированных волокон и др. Поэтому их целесообразно применять при сравнительно умеренных режимах эксплуатации, когда необходима высокая надежность при сравнительно низкой стоимости.

Наиболее эффективно использование уплотнителей в машинах массового производства, например автомобилях, тракторах, сельскохозяйственных и дорожно-строительных машинах, устройствах добычи и транспортирования нефти и газа, а также в ракетно-космической, авиационной, судостроительной и другой специальной технике, требующей особо надежной герметизации.

Основными типами резиновых уплотнителей с учетом их функционального назначения в узлах и агрегатах машин являются:

• резиновые уплотнители неподвижных соединений;
• резиновые уплотнители соединений с возвратно-поступательным движением;
• резиновые уплотнители соединений с вращательным движением;
• резиновые уплотнители, выполняющие также функцию командно-регулирующих устройств.

К последней группе относятся резинометаллические клапаны, мембраны, диафрагмы и другие устройства. Резинометаллические клапаны выполняют в гидро-пневмо системах функцию периодического перекрытия потока жидкости или газа или регулирования их расхода. Мембраны и диафрагмы предназначены для разделения полостей, передачи усилия или другого импульса, аккумулирования части рабочих сред и пр.

Отечественные производители выпускают две большие группы типовых резиновых уплотнителей:

• массовые типовые резиновые уплотнители общемашиностроительного применения, стандартизированные в Российской Федерации на государственном и отраслевом уровне;
• уплотнители для отдельных отраслей техники или отдельных машин, агрегатов и узлов различных потребителей.

Резиновые уплотнители второй группы изготавливаются по индивидуальным и групповым техническим условиям по чертежам разработчиков РТИ или изготовителей машин. Сведения о некоторых уплотнителях этого типа приводится в действующих технических условиях, издаваемых организациями Росстандарта.

Стандартные типы уплотнений:

• манжеты резиновые армированные для валов ГОСТ 8752-79;
• кольца резиновые уплотнительные круглого сечения ГОСТ 9833-73;
• уплотнения шевронные резинотканевые;
• манжеты уплотнительные ГОСТ 14896-84;
• грязесъемники резиновые ГОСТ 24811-81;
• манжеты резиновые уплотнительные ГОСТ 6678-78.

Основная трудность для предприятий-потребителей уплотнителей этой группы состоит в том, чио их их развернутый ассортимент, производимый различными заводами РТИ и другими производителями.

Особую группу составляют мелкосерийные нетиповые, наукоемкие резиновые уплотнители для уникальных условий применения.

Неподвижные уплотнения

Резиновые неподвижные уплотнения представляют собой обширную группу резинотехнических изделий, которые используются для герметизации пневматических и гидравлических агрегатов и вместе с другими элементами их конструкции (поверхностями, контактирующими с резинотехническим изделием) образуют уплотнительное устройство. Назначение такого устройства состоит в том, чтобы обеспечить герметизацию рабочей среды, находящейся под некоторым избыточным давлением через зазор, образуемый в стыке неподвижных или перемещающихся одно относительного другого жестких элементов конструкции, не составляющих единое целое. Проблема обеспечения надежной герметизации является важнейшей задачей при создании уплотнений, особенно в тех агрегатах, в которых используются рабочие среды при повышенных давлениях и температурах.

Уплотнения резиновые стандартные

(М.С.Хорольский)

Наиболее простыми по конструкции и по надежности герметизации рабочей среды являются кольца круглого и прямоугольного сечений. Кольца круглого сечения применяются в уплотнительных устройствах устройствах подвижного и неподвижного соединений. В зависимости от конструкции уплотнительных устройств они испытывают радиальную (в направлении радиуса кольца), осевую (вдоль оси кольца) или сложную (комбинированную) деформацию. Кольца прямоугольного сечения применяются преимущественно в уплотнительных устройствах неподвижных соединений и испытывают, как правило, осевую деформацию.

Кольца круглого и прямоугольного сечений

Кольца круглого сечения делятся на два типа: с разъемом пресс-формы 45 град. и с разъемом пресс-формы под углом 180 град. Кольца первого типа применяют в уплотнительных устройствах с радиальной деформацией для герметизации преимущественно газообразных сред, а второго – в уплотнительных устройствах с осевой деформацией, но их можно использовать и в уплотнительных устройствах с радиальной деформацией для герметизации жидких сред.

В отдельных уплотнительных устройствах можно использовать уплотнительные  кольца со снятой фаской (сегментом) по сечению кольца параллельно оси кольца для создания более широкого контакта с уплотняемой поверхностью и исключению перекручивания кольца на штоке при его возвратно-поступательном движении с большой скоростью.

Уплотнительные устройства неподвижных соединений

Наибольшее распространение получили уплотнительные устройства неподвижных соединений с кольцами круглого сечения, в которых резиновое кольцо испытывает осевую деформацию.

19.4 Конструкция уплотнительного устройства неподвижного соединения с кольцом круглого сечения

 

19.5 Конструкция уплотнительного устройства неподвижного соединения с кольцом круглого сечения и выпирающим выступом, при этом давление p рабочей среды может воздействовать как с внутренней так и наружной стороны

 

19.6 Конструкция уплотнительного устройства неподвижного соединения при действии давления рабочей среды по внутреннему диаметру

 

19.7 Конструкция уплотнительного устройства неподвижного соединения при действии давления рабочей среды по наружному диаметру

19.6, 19.7 – со стороны, противоположной подаче давления рабочей среды, зазор должен быть минимальным, особенно при циклическом воздействии рабочей среды. Тогда работоспособность уплотнительного устройства с кольцом круглого сечения будет более продолжительной

 

19.8 Конструкция уплотнительных устройств с сложно-напряженным состоянием резиновых колец с деформацией под углами 25, 45 градусов

19.9 Конструкция уплотнительных устройств с сложно-напряженным состоянием резиновых колец с деформацией под углами 45, 30 градусов

19.8, 19.9 – с повышением давления рабочей среды герметическая способность уплотнительного устройства увеличивается, так как кольцо в таких устройствах работает по принципу “самозапирания” в суживающимся коническом канале.

Резиновые уплотнители соединений с вращательным движением

Резиновые уплотнители соединений с вращательным движением предназначены для создания плотности (герметичности) в местах выхода валов и других подвижных элементов из внутренних полостей аппаратов и машин.

Типы резиновых уплотнителей для валов

Из резиновых уплотнителей широкое применение в технике получили резиновые армированные манжеты с различными эластомерными материалами. По сравнению с торцевыми механическими уплотнителями или асбестовыми сальниками они отличаются высокой степенью герметизации и хорошей “следящей” способностью.

Резиновые манжетные уплотнители валов характеризуются большим разнообразием конструкций. Принципиально в каждом из уплотнителей этой группы можно выделить три основных конструктивных элемента:

• каркасный металлический элемент;
• упругий элемент (пружина);
• эластичный уплотнительный элемент.

Каркасный металлический элемент предназначен для фиксации манжеты в корпусе (или в другой неподвижной части машины) и герметизации по месту посадок.

Упругий элемент (обычно браслетная пружина) обеспечивает постоянство контактной нагрузки в уплотняемом зазоре.

Уплотнительный гибкий элемент из эластичного материала обеспечивает герметизацию в контакте с вращающейся деталью.

продолжение. Резиновые уплотнители соединений с вращательным движением