Расчет торцевого уплотнения

Расчет складывается из определения мощности, затрачиваемой уплотнением, и подбора пружин для обеспечения его герметичности.

1. Эффективный диаметр

d_э = (d_в + 30). 10^-3.

2. Давление смазочной жидкости

p_ж = (р_p + 0,2). 10⁶.

3. Контактное давление в пазах р_к, Па определяется в зависимости от р_ж, Па (табл. 1).

Таблица 1. Зависимость контактного давления и коэффициента трения в паре от давления уплотняемой среды

Рж, Па. 10^6	0,4	0,8	1,2	1,6	2,0	2,4	2,8	3,2	3,6
Рк , Па. 10^6	0,35	0,45	0,6	0,7	0,8	0,95	1,05	1,15	1,3
f	0,085	0,080	0,070	0,065	0,060	0,058	0,055	0,052	0,050

4. Усилие страгивания резинового кольца 4 для верхней пары Т, Н (рис. 5) определяется в зависимости от диаметра уплотняемой втулки d_э, мм и избыточного давления в полости, уплотняемой кольцом, р_ж, Па (рис. 4).

5. Диаметры рабочего пояска

, .

6. Сила пружин определяется следующим образом;

поскольку

где F_рж - сила, действующая со стороны смазочной жидкости, Н; F_рр - сила, действущая со стороны рабочей среды в аппарате, Н; F_пр - сила пружин, Н; F_r - сила, раскрывающая уплотняющий зазор, Н; Т - усилие стягивания, Н,

Рисунок - 4. Зависимость усилия страгивания колец из резины от диаметра вала d_в при различных давлениях уплотнения

Рисунок - 5. Уплотнение колец пары трения резиновыми кольцами (1, 2) и резиновыми кольцами во фторопластовых манжетах (3, 4)

то ,

,

.

где d₁, d₂, d_э - диаметры рабочего пояска и втулки, м.

Поскольку в двойном торцовом уплотнении с противодавлением смазочной жидкости верхняя пара работает при большом перепаде давлений, расчет проводят только для верхней пары, т.е. F_рр = 0.

7. Количество пружин должно быть кратно 4 (т.е. 4,8,16,...), их основные параметры выбираем в зависимости от силы пружин (табл. 2) с учетом того, чтобы выбранные пружины обеспечивали постоянное контактное давление в паре, т.е.

F_пр =F_max × n_пр,

где F_max - нагрузка пружины, Н; n_пр - количество пружин.

8. Мощность, потребляемая торцовым уплотнением. Мощность, потребляемая торцовым уплотнением, затрачивается на преодоление сил трения в пазах трения и сил трения элементов, вращающихся в смазочной жидкости. Угловые скорости валов перемешивающих устройств не превышают 50 с^-1, заметные потери мощности на трение элементов, вращающихся в жидкости, появляются при угловых скоростях более 400 с^-1. Поэтому можно принять, что потребляемая мощность полностью затрачивается на преодоление сил трения в пазах.

8.1 Угловая скорость вращения вала

где n - частота вращения вала аппарата, об/мин.

8.2 Момент сил трения (Н, м) в паре

,

где f - коэффициент трения (табл. 2); p_к - контактное давление в паре, Па; d_в - диаметр уплотняемого вала, м.

8.3 Потребляемая мощность:

.

Таблица 2. Значения основных параметров пружин сжатия из проволоки П (ГОСТ 9389 - 75), применяемых в уплотнениях химических аппаратов

Диаметр прово локи d, мм	Наружный диаметр пружины Dн, мм	Шаг пружины t, мм	Число рабочих витков nр	Жест-кость пружины Z, Н/мм	Нагрузка пружин Fmax, Н	Деформация одного витка, hmax, мм	Сжатие пружины Hmax, мм	Длина пружины в свободном состоянии, L, мм
1,0				6,1	82,7	0,8	13,6
		2,25		1,7	43,8	1,05	26,2	57,5
1,2		2,5		3,8 2,2	54,6 55,3 55,7	1,3 1,3 1,3	14,3 18,2 24,7	48,5
		2,5		8,9 5,1	96,3 96,3	0,9 0,9 0,9	10,8 18,9	26,5 31,5
1,6		2,5		5,9	68,6 68,6 68,6	0,9 0,9 0,9	11,7 17,1 22,5
				3,9 2,6	59,8 68,6	1,4 1,4	15,4 22,4	34,5 49,6
				15,3 14,3 10,2 8,9	214,2 214,8 214,2 214,2
				7,3	117,7
		3,5		3,3	135,4 134,6 135,1	1,5 1,5 1,5	22,5 40,5	54,5 96,5

Задание.

Рассчитать двойное торцовое уплотнение вращающегося вала химического аппарата, имеющего следующие характеристики: d_в - диаметр вала, мм; P_p - избыточное давление в аппарате, МПа; n - частота вращения вала, об/мин; К - коэффициент загрузки; b - ширина рабочего пояска, мм. Исходные данные для расчета по вариантам представлены в табл. 3.

Таблица 3. Данные для расчета торцового уплотнения

N, п/п	dв, мм	Pp, МПа	n, об/мин	K	b, мм
		0,6		0,6
		0,7		0,6
		0,8		0,6
		0,9		0,6
		1,0		0,6
		1,1		0,65
		1,2		0,65
		1,3		0,65
		1,4		0,65
		1,5		0,7
		1,6		0,7
		1,7		0,7
		1,8		0,7
		1,9		0,7
		2,0		0,7
		0,3		0,75
		0,35		0,75
		0,4		0,75
		0,5		0,75
		0,9		0,75
		1,2		0,8
		0,4		0,8
		0,7		0,8
		1,6		0,8
		2,1		0,8
		2,5		0,85
		2,0		0,85
		1,4		0,85
		1,3		0,85
		2,3		0,85

Дата добавления: 2015-07-20