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.

Торцевое уплотнение с кольцом из сальниковой набивки

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

Конструкции невращающихся уплотнительных колец

Для аксиально-подвижных невращающихся колец используются:

  • 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

Схемы установки вращающихся колец пары трения

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, ё) 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.

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.

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.