Исследование контактных давлений и коэффициента трения в сальниковых уплотнениях с мягкими набивками

• Автор: Молчанова, Назия Мухаметовна
• Шифр специальности: 05.02.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Норильск
• Количество страниц: 127 с.

Содержание
Введение

Перечень условных обозначений, используемых в диссертационной работе

1 Постановка вопроса. Анализ конструкций сальниковых уплотнений

1.1 Анализ конструкций контактных уплотнений. Сальники с мягкой набивкой

1.1.1 Сальники с мягкой набивкой без принудительного натяжения

1.1.2 Сальники с мягкой набивкой и аксиальным натяжением

1.2 Выбор типа набивки, её материала и применение самосмазывающихся набивок

1.3 Выводы

2 Методы и средства исследований

2.1 Опытное исследование характера распределения давления по высоте уплотнения сальника с мягкой набивкой и определение статического коэффициента трения в осевом направлении
2.2.1 Опытная установка для исследования и определения контактных давлений, коэффициента бокового давления и статического коэффициента трения в осевом направлении
2.2.1 Описание эксперимента по определению контактных давлений и статического коэффициента трения в осевом направлении
2.2 Опытное исследование характера распределения давления по высоте уплотнения сальника с мягкой набивкой и определение статического коэффициента трения в окружном направлении
2.2.1 Описание опытной установки для определения контактных давлений и статического коэффициента трения в окружном направлении
2.2.2 Описание эксперимента для определения статического коэффициента трения в окружном направлении
2.3 Опытное исследование характера распределения давления по высоте уплотнения сальника с мягкой набивкой и определение кинематического коэффициента трения в окружном направлении
2.3.1 Описание опытной установки для определения кинематического коэффициента трения в окружном направлении
2.3.2 Описание эксперимента для определения кинематического коэффициента трения в окружном направлении
2.4 Использование разработанных установок, для определения закономерностей в распределении давлений в зонах контакта набивки со стержнем и втулкой

3. Математическое моделирование характера распределения давлений в
сальниковых уплотнениях с мягкими набивками
3.1 Математическое моделирование распределения давления по высоте уплотнения
3.2 Вывод дифференциального уравнения прогибов цилиндрической оболочки с учетом переменного радиального давления и сил трения
4 Определение контактных давлений, коэффициентов трения и бокового давления. Рекомендации к практическому применению результатов исследования
4.1 Определение контактных давлений, коэффициента бокового давления и , статического коэффициента трения в осевом направлении
д 4.1.1. Определение контактных давлений и коэффициента трения в
первом приближении
4.1.2 Уточненные значения радиальных давлений и осевого коэффициента трения
4.1.3 Экспериментальное подтверждение экспоненциального закона распределения контактного давления
4.1.4 Изменение коэффициента бокового давления по высоте уплотнения и определение его среднего значения
4.1.5 Распределение давления по высоте наружной поверхности расточенного пальца
4.2 Определение статического коэффициента трения в окружном направлении
4.3 Определение кинематического коэффициента трения в окружном направлении
4.4 Оценка эксплуатационных свойств сальниковых уплотнений
4.4.1 Механизм разуплотнения сальникового уплотнения с мягкой набивкой
4.4.2 Рекомендации к практическому применению результатов исследований. Критерии качества уплотнений
* Основные результаты работы и выводы
Список использованных источников
Приложение А
Приложение Б
Приложение В

Введение
Актуальность работы. Надежность и ресурс сальниковых уплотнений с мягкими набивками, как правило, гораздо ниже надежности и ресурса аппаратов, механизмов и машин, в которых они применяются. Одна из основных причин, препятствующих модернизации конструкций сальниковых узлов, разработке четких рекомендаций по их эксплуатации, выбору новых материалов для набивок, связана с отсутствием уточненных и подробных результатов теоретико - экспериментальных исследований контактного воздействия набивки на стержень и втулку.
Несмотря на то, что для уплотнения узлов различных аппаратов, механизмов и машин сальники с мягкой набивкой применяются уже более ста лет, физические явления, происходящие при уплотнении и характеризующие процесс параметры, изучены еще недостаточно. В работах ученых-исследователей В. И. Кокичева, А. И. Голубева, Д. Ф. Гуревича предложены эмпирические формулы, которые позволяют, очень приближенно, оценить потерю на трение в таких уплотнениях.
В литературе практически отсутствуют сведения о величине коэффициента бокового давления. Авторы В. И. Кокичев, А. М. Ворохов, С. П. Лившиц, исследовавшие свойства сальников с мягкой набивкой, ограничились экспериментальным определением произведения коэффициента трения на боковое давление, а определение коэффициента бокового давления, как отмечает С. Б. Захаренко, связано с большими затруднениями.
Надежность и ресурс сальниковых уплотнений зависит от многих факторов, в том числе от силы осевого поджатия, от которого зависят величины контактных давлений и силы трения. Поэтому актуальным является исследование распределения осевых и контактных давлений (радиальных), коэффициентов бокового давления и трения в сальниковых уплотнениях и их влияние на качество работы уплотнения.

3. Математическое моделирование характера распределения
давлений в сальниковых уплотнениях с мягкими набивками
3.1 Математическое моделирование распределения давления по высоте уплотнения
Мягкие уплотнения с натягом работают в особо тяжелых условиях, характеризующихся передачей нажимного аксиального усилия, путем деформации набивки, для создания радиального давления, превышающего давление уплотняемой среды. Эта деформация происходит как при вращательном, так и при возвратно-поступательном движении вала или штока.
Находясь под рабочим давлением Р, уплотняемая среда может протекать по двум направлениям:
- по поверхности вала и внутренней части набивки;
- по стенке сальниковой камеры и наружной части сальниковой
набивки.
Набивка должна быть настолько сжата аксиальным натяжением, развиваемым нажимной грундбуксой, чтобы возникающие радиальные давления были достаточны для соблюдения требуемой герметичности. Однако чрезмерное радиальное давление может привести к повреждению вала и к ненужному увеличению потерь на трение, что особенно вредно и опасно для арматуры с автоматическим приводом. Поддержание требуемой герметичности с минимальным сжатием набивки существенно важная задача [14].
Взаимосвязь герметичности и коэффициента трения влияет на ресурс уплотнения. Часто для уменьшения утечек стараются повысить контактное давление, однако при этом существенно интенсифицируются процессы трения, нагрева и изнашивания. Для каждого вида уплотнений существует определенная область контактных давлений в которой, при заданных скорости и вязкости, утечки и износ минимальны [14, 72]. Чтобы обеспечить уплотнениям работу преимущественно в области оптимальных