Кольца пары трения

Конструкции колец

Кольца пары трения торцевых уплотнений в сечении выполняются, в основном, прямоугольной, П‑образной и Т‑образной формы, в подавляющем большинстве случаев они выполняются цельными. В ряде случаев возможен вариант выполнения их разрезными, в том числе из двух и более частей. Применение разрезных колец обусловлено требованиями удобства проведения ремонтных работ с узлом уплотнения при частичной его разборке на валу изделия. Это имеет отношение к уплотнениям гребных валов судов и для некоторых специальных машин. Изготовление разрезных колец с качественно уплотненными стыками частей колец при сборке является непростым. Поэтому использование разъемных пар трения из-за сложности конструкции и монтажа распространения не получили .

Достоинства разрезных колец реализованы в ряде конструкций торцовых уплотнений, где в качестве одного из колец торцового уплотнения используется сальниковая набивка. В таких уплотнениях потеря герметичности узла вследствие процессов износа в уплотняющей паре восстанавливается заменой кольца пары трения из сальниковой набивки. Эта операция не требует полной разборки насоса. Ресурс такого узла уплотнения определяется износом твердого кольца. Однако уплотнения с такими кольцами пока не нашли широкого практического применения.

На рисунке представлена конструкция торцового уплотнения, состоящего из вращающегося кольца 6 из сальниковой набивки и неподвижного цельного металлического кольца 8, образующих торцовую пару трения. В отличие от обычного торцового уплотнения, кольцо набивки 6 выполняет также роль дополнительного вторичного уплотнения относительно вала.

Формы связи колец пары трения со смежными деталями узла

Кольца пары уплотнения по экономическим (из за высокой стоимости материалов для колец), конструктивным и технологическим основаниям целесообразно выполнять небольшими по весовым и габаритным характеристикам, простой осесимметричной формы. Поэтому они часто изготавливаются в виде кольцевых втулок, которые затем соединяют с металлическими обоймами.

Кольца торцовой пары являются составными элементами вращающегося и невращающегося блоков торцового уплотнения. Их связь со смежными деталями этих блоков обычно имеет сходство, но иногда функциональная специфика блоков накладывает свои требования, сказывающиеся в некоторых конструктивных особенностях исполнения колец.

Конструкции и виды установки колец в уплотнения

Конструкции невращающихся уплотнительных колец торцовой пары и схемы их установок в корпусные детали

Схемы аксиально-подвижных невращающихся колец

• схемы с одним или двумя О-образными эластомерными кольцами, герметизирующими радиальную щель ( а, б, д, з);
• схема с герметизацией торцовой опорной поверхности О-образным эластомерным кольцом (е);
• схема с герметизацией радиальной и опорной тыльной поверхностей колец О-образными кольцами (ж) или кольцом Г-образного сечения (г) из эластомеров;
• схема герметизация неподвижных колец прокладками (и), применяемая обычно для торцовых сильфонных уплотнений.

Схемы установки вращающихся колец пары трения уплотнения на валу

Герметизация щели между вращающимся блоком с кольцом пары трения и валом осуществляется О-образными кольцами из эластомеров (а, б, в, ж, з), манжетами из эластомеров ( г, д), сильфонами (ё).

Передача крутящего момента от вала к вращающемуся блоку осуществляется при помощи винтов (а, в, ж, з), резьбового соединения (б), пружины (г), сильфона (ё).

Передача крутящего момента от вращающегося блока к вращающемуся кольцу (если оно не вклеено или не запрессовано в обойму, как показано на б, в, г) может передаваться поводками (а, д, е) или штифтами (ж, з). В схемах на а и е сопряжения колец пары трения с вращающимися обоймами осуществляются по притертым торцовым поверхностям для герметизации торцовых стыков сопряжения.

Герметизации зазоров в соединении

При соединении колец со смежными деталями существуют проблемы герметизации зазоров в соединении и фиксации от углового, радиального и осевого смещений.

Фиксация от углового, радиального и осевого смещений осуществляется с помощью:

• клеевого соединения;
• механического крепления;
• использования сварного или паяного соединения деталей.

Герметизация радиальных и осевых зазоров между кольцами и смежными деталями осуществляется с помощью:

• клеевого соединения;
• использования уплотняющего кольца из эластомера;
• использования «нулевого зазора» путем применения посадок с натягом;
• заполнения зазора эластомером;
• использования сварного или паяного соединения деталей;
• использования сопряжения по притертым поверхностям.

Соединения колец из углеродных материалов с металлами

Сложность соединения колец из углеродных материалов с металлами связана с существенным различием их теплофи- зических и физико-механических свойств: теплопроводности, модуля упругости, прочности и, особенно, коэффициента термического расширения.

Основные применяемые виды соединений - склеивание и механическое крепление в виде неразъемного соединения с натягом.

Для склеивания графита с металлами используют клеи марок ВК-9, ВК-20, которые нашли широкое применение при склеивании графитов АГ-1500, СГ-М, СГ-П со сплавами титана, стали, бронзы. Для условий работы при высоких температурах и воздействии высокоагрессивых сред используют неорганические клеи, например, борный ангидрид и различные композиции на его основе.

Однако склеивание и механическое крепление не всегда удовлетворяют требованиям к соединениям по герметичности, термостойкости и коррозионной стойкости. В ряде случаев соединения пайкой и сваркой предпочтительнее механического или клеевого. В состав используемых припоев для пайки входят карбидообразующие элементы: титан, хром, ванадий, цирконий, кремний, молибден, никель и др. Недостатком неразъемных клеевых и механических соединений является неорганизованное деформирование деталей сопряжения при изменениях температуры. Поэтому иногда применяется свободная установка колец трущейся пары с сопряжением их со смежными деталями по притертым торцам обеих деталей.