Группы манжет по гост 8752-79

группа 1 – 7-ИРП-1068	от минус 45°С до плюс 100°С	Бутадиен-нитрильный каучук, стандартный материал
группа 2 – 7-4004	от минус 30°С до плюс 100°С	Бутадиен-нитрильный каучук, улучш. теплостойкость
группа 3 – 7-В-14-1	от минус 60°С до плюс 100°С	Бутадиен-нитрильный каучук, улучш. морозостойкость
группа 4 – ИРП-1314	от минус 45°С до плюс 150°С	Фторкаучук, улучшенная химическая стойкость
группа 5 – ИРП-1287	от минус 25°С до плюс 175°С	Фторкаучук, высокие температуры
группа 6 – ИРП-1401	от минус 55°С до плюс 150°С	Силикон, маслостойкость материала ограничена

Пример 2. Подберем уплотнение для заданных условий и рассчитаем его ресурс. Диаметр вала d = 80 мм. Ширина и толщина участка контакта уплотнения с валом равна l = 310^-3 м, подпятника h = 310^-3 м. Примем максимальное количество оборотов равным 7000 мин-1. Сочетание контактирующих поверхностей: Сталь 20Х цементиро­ванная HRC 60—62 и Сталь 20Х (цементиро­ванная) HRC 60—64. Смазка – ЦИАТИМ. Предельное контактное давление q^* = 0,5 МПа.

Решение. По графику на рис. 5.5 определяем, что при заданных условиях необходимо использовать уплотнения из фторкаучука (FPM). Необходимые физико-механические свойства фторкаучука следующие: Е = 410⁶ Па, коэффициент трения f = 0,1, ₀ = 22 МПа, предельное давление q(0) = 50 МПа (для бутадиен-нитрильного каучука: Е = 310⁶ Па, коэффициент трения f = 0,3, ₀ = 22 МПа, предельное давление q^* = 30 МПа). Для заданного сочетания материалов по таблице 5.6 находим m₁ = 1,96. По формуле (5.79 а) определим коэффициент податливости упругого слоя

мПа^-1.

По формуле (5.85 а) определим коэффициент интенсивности изнашивания

Па^-1.

Определим по формуле (5.84) ресурс работы уплотнения так как m  1

с = 3,29 ч.

Варианты заданий к задаче №2 даны в таблице 5.3.

Задача 3. Поршневые кольца

Поршневые компрессионные кольца (ПК) относятся к герметизирующим элементам широкого класса машин (двигатели, компрессоры и т. п.). За­дача об износе ПК решается в сле­дующей постановке. Кольцо прижи­мается к стенке цилиндра за счет сил упругости, которые возникают в нем при облегании внутренней поверхности цилиндра. Скорость изнашивания ма­териала кольца пропорциональна давлению, т. е. I_t = Кq, где q — давле­ние; К' — коэффициент скорости изна­шивания. Несмотря на изменение раз­меров поперечного сечения кольца вследствие износа, его момент инер­ции J считается постоянным. Кольцо рассматривается как круговой разом­кнутый брус малой кривизны (рис. 5.33). Цилиндр считается жест­ким неизнашиваемым телом.

Т

Рис. 5.33. Поршневое кольцо (расчетная схема):

1 — поршневое кольцо; 2 — цилиндр

акая постановка задачи позволяет изучить кинетику изменения давления между кольцом и стенкой цилиндра. Для решения вопроса о долговечности. кольца по критерию износа необхо­димо располагать данными о критическом (минимальном) давлении, при котором эксплуатационные характери­стики сопряжения выходят за допустимые пределы. При этом условии ресурс ПК определяется тем моментом времени, когда в какой-либо точке окружности кольца давление достигнет критического значения.

Давление в произвольный момент времени представляется в виде схо­дящегося ряда. Если погрешность рас­четов, не превышающую 4 % во всем диапазоне значений времени нара­ботки считать допустимой, то можно ограничиться первыми шестью чле­нами этого ряда. Тогда выражение для распределения контактного давле­ния в произвольный момент времени будет иметь вид:

, (5.86)

где ,

,

, ,

, ,

,

Рис. 5.34. Кинетика изменения распре­деления давления между кольцом и цилин­дром в процессе эксплуатации

,

 — угловая координата (замок кольца имеет угловую координату  = ±);

Е — модуль упругости кольца;

t — текущее время;

r — радиус кривизны кольца;

q — давление.

Параметры _i имеют следующие значения: ₁ = 0,80;  ₂ = 2,32;  ₃ = 6,69;  ₄ = 13,16; ₅ = 21,63; ₆= 32,12.

На рис. 5.34 приведены эпюры распределения давления между коль­цом и цилиндром в различные моменты времени. Наиболее безопасная зона с точки зрения обеспечения требуемой герметичности лежит в области ±0,6, где давления имеют макси­мальные значения. Область, примы­кающая к замку, является тем местом, где вероятнее всего возможно наруше­ние контакта между цилиндром и кольцом вследствие износа последнего.

Используя известные значения _I легко по приведенным формулам определить некоторые из коэффициентов:

, , , ,,,

, , , ,,,

В₁ = -0,431, В₂ = 0,245, В₃ = -0,051, В₄ = 0,019, В₅ = -0,008774, В₁ = 0,00496.

При расчетах необходимо помнить, что

, .

Пример 3. Для заданных условий: коэффициент интенсивности изнашивания К = 1,9510^-10 Па^-1, радиус кольца r = 5,510^-2 м, ширина кольца  = 3,810^-3 м, толщина кольца h = 2,510^-3 м определить распределение контактного давле­ния в моменты времени t = 0; 0,005; 0,01; 0,015; 0,02. Определить наиболее безопасную с точки зрения герметичности зону газов (зону наиболее высокого давления).

Решение. Для начала определим массу кольца

г.

Далее определим момент инерции для вычисления моментов характерного времени t’

кгм².

Используя найденные значения коэффициентов и формулу (5.86), а также меняя значения угла  от - до 0, строим графики распределения контактных давлений для разных моментов характерного времени t’.

Из графиков следует, что с увеличением времени давление быстро падает. Наиболее безопасной зоной можно считать зону с  от -2 до -1,5 радиана.

Варианты заданий к задаче №3 даны в таблице 5.4.