Правильний вибір ущільнювальної прокладки

1. ЛИСТОВІ ПРОКЛАДКИ

Для забезпечення герметичності плоскі стики найчастіше ущільнюють листовими прокладками з пружного матеріалу. Як правило, на прокладках ставлять кришки олійних резервуарів, працюючих під тиском або вакуумом, фланці трубопроводів і т. д. На м'яких прокладках збирають також частини корпусів механічних передач (у тих випадках, коли немає необхідності витримувати точне взаємне розташування частин).

1.1. Прокладочний матеріал. Види прокладок

Прокладочний матеріал вибирають залежно від умов роботи, величини тиску, температурного режиму і т. д. Для ущільнення з'єднань загального призначення, наприклад кришок олійних порожнин, найчастіше застосовують прокладочні папір товщиною 0,05—0,15 мм, кабельну папір (папір, просочену бакелитом або іншими синтетичними смолами), прокладочний картон товщиною 0,5—1,5 мм, пресшпан і т. д. Найкращими властивостями володіють прокладки з синтетичних матеріалів типу поліхлорвінілу і политрифторэтилена.

1.1.1.Ущільнюючі склади

Для сполук, що працюють при високих температурах, застосовують прокладочні матеріали з азбестом (азбестовий папір, азбестовий картон тощо). Паропроводи ущільнюють найчастіше паронитом, представляє собою композицію азбесту з натуральної або синтетичної гумою. Пароніт витримує температуру до 450°С. При високих температурах застосовують також листові прокладки з пластичних металів — листового свинцю, алюмінієвої і мідної фольги і т. д. Такі прокладки - вимагають підвищеного зусилля затяжки.

У випадках, коли поряд з ущільненням потрібно ще регулювання відстані між стикуємими деталями, застосовують шимы — набір прокладок з тонких (0,05 мм) латунної або мідної фольги (наприклад, для регулювання натягу і одночасного ущільнення в парних установках конічних або радіально-упорних підшипниках кочення).

Для збільшення надійності ущільнення прокладки змащують ущільнювальними складами. Паперові та картонні прокладки ставлять на вареної оліфі, шелаку, бакеліт-сирці, рідкому склі, сурику, білил і т, д.

Хорошими герметизуючими властивостями володіє мазь наступного складу: шелак 35%; спирт 55%; графіт лускатий 6%; рицинова олія 3%; барвник (охра) 1%.

Широко застосовують також герметики — ущільнюючі мазі різноманітної рецептури, переважно на основі натуральної або синтетичне гуми, з відповідними розчинниками. Для ущільнень, що працюють при високих температурах, застосовують термостійкі мазі, наприклад етилсилікат, силоксанові емалі і т. д.

 

1.1.2. Прокладки з м'яких матеріалів

Прокладки з м'яких матеріалів після одноразового користування підлягають заміні.

Рідко розібрані з'єднання ущільнюють матеріалами, які в стиках розплющуються, а саме: бавовняної ниткою, провареної в маслі; гумовими нитками і шнурами; просаленными азбестовими шнурами; дротом з свинцю, алюмінію або обпаленої червоної міді. Останні два способи застосовують для з'єднань, що працюють при високих температурах.

Прокладки з м'яких матеріалів застосовують для з'єднань, стягуваних болтами, шпильками і т. д., коли прокладка при затягуванні стисненню піддається тільки. Прокладки, які відчувають при затягуванні зрушення (наприклад, прокладки під вкручені штуцери, пробки), виготовляють з більш Міцних і твердих матеріалів, наприклад з фібри, свинцю і обпаленої червоної міді.

 

1.1.3. Армовані прокладки

Застосовують також армовані прокладки, що складаються з пружного матеріалу (гуми, пластику, азбесту тощо), укладеного в оболонку з м'якого металу (міді, латуні).

Різновиди таких прокладок показано на рис.1, 1-6

На рис. 2 показаний приклад застосування армованої прокладки для ущільнення ввертного штуцера. Прокладки такого типу можуть бути використані багаторазово.

1.2. Установка листових прокладок

Прокладки повинні бути зафіксовані щодо ущільнюються поверхонь і затягнуті по всій поверхні.

Типові помилки установки прокладок представлені на рис. 3. У конструкції на рис. 3, 1, прокладка не зафіксована в радіальному напрямку і може бути зрушена при установці і видавлена при затягуванні. Центрування прокладки по стрижню стяжного болта (рис. 3, 2) не дає ефекту, так як центрування здійснюється наосліп після установки прокладки кришки; значна частина прокладки знаходиться навісу і не затискається які ущільнюються поверхнями.

Правильна конструкція показана на рис. 3,3. Тут прокладка центрується на кришці буртиком, оберігає її від видавлювання всередину.

У з'єднаннях, що стягуються на шпильках (рис. 4,1), допустимо центрувати прокладку по стрижнях шпильок; при монтажі прокладка надівається на шпильки і притягується привертываемой деталлю, наприклад кришкою. У з'єднаннях на вкручених болтах правильніше вводити центруючий руртик (рис. 4,2); в даному випадку прокладку укладають на кришку, підрівнюють за отворів в кришці і разом з нею встановлюють на корпус.

Слід враховувати, що прокладки, особливо мають значну товщину, при затягуванні деформуються. Якщо додати прокладці розміри, що відповідають номінальним розмірами ущільнюються поверхонь (рис. 5,1), то при затягуванні прокладка видавлюється назовні, що псує зовнішній вигляд з'єднання, і всередину, що у разі трубопроводів і каналів може помітно звузити прохідний переріз (рис. 5,2).

У таких випадках правильно робити зовнішній розмір прокладки дещо менше (на 0,5 — 1 мм), а внутрішній — дещо більше номіналу (рис. 5,3) з таким розрахунком, щоб краї прокладки після затяжки збігалися з краями ущільнюються поверхонь.

Параметр шорсткості Ra повинен бути не більше 1,6 мкм (рис. 6), інакше добитися герметичності з'єднання важко.

2. УЩІЛЬНЕННЯ ЖОРСТКИХ СТИКІВ

2.1. Завдання ущільнення

Ущільнення прокладками з м'яких матеріалів завжди пов'язане з великим або меншим зміною відстані між які ущільнюються деталями. У машинобудуванні нерідко виникає завдання ущільнення стиків типу «метал по металу» з дотриманням точного взаємного розташування з'єднуваних деталей. Такий, наприклад, випадок з'єднання частин корпусів, які містять опори ковзання або кочення і т. д.

Завдання ущільнення, таких жорстких стиків вирішується декількома способами. Нерозбірні і рідко розібрані з'єднання ущільнюють герметизувальними сумішами, наприклад бакелитом, білилом, суриком, рідким склом і т. д.

 

2.2. Способи ущільнення

Промисловість випускає широкий асортимент герметиків, призначених для роботи в різноманітних з'єднаннях. До їх числа відносяться:

1) герметик У-З0М на основі тиоколового каучуку; м'яка асло-, бензо - та водостійкий, відрізняється високою газонепроницаемостью; діапазон робочих температур від -50 до +130°С; адгезія до металу висока;

2) герметик ВТУР на основі тиокола з динзоцианатом; масло-, бензо - та водостійкий, відрізняється високою газонепроницаемостью, діапазон робочих температур від -50 до +130°С; адгезія до металу висока;

3) герметик ВГХ-180 - фенолформальдегидная смола з натуральним каучуком; масло - і водостійкий; діапазон робочих температур від -50 до +130°С; висока адгезія до металу, під дією бензину і гасу набухає;

4) герметик 5Ф-13 — фторкаучук з епоксидною смолою ЕД-б; бензо-, масло - і водостійкий; діапазон робочих температур від -50 до +200°С; адгезія до металу невисока;

5) герметики ВІКСІНТ У-1-18, ВМТ-1 на основі полісилоксанів; масло - і водостійкі; теплостійкість до 300°С; у бензині, гасі набухає; адгезія до металу невисока.

Герметики випускаються у вигляді паст і лаків. Їх наносять на ущільнюють поверхні поливом, пензлем або шпателем. Стійка, герметизуюча плівка утворюється в середньому через п'ять-шість діб.

Для сполук, що працюють при особливо високих температурах, застосовують силоксанові емалі (кремнійорганічні пластикати з порошкоподібною металевим наповнювачем — Al, Zn), що витримують температуру до 800°С.

При затягуванні надлишок герметизуючого складу видавлюється; на стику залишається тонка плівка (товщиною в декілька мікрон або сотих часток міліметра), практично не впливає на точність взаємного розташування деталей, що з'єднуються. Сполуки, що складаються на матеріалі складах, насилу піддаються розбиранню, особливо після роботи вгорячую. В таких з'єднаннях необхідно передбачати знімні пристрої.

Особливо точні роз'ємні стики типу «метал по металу» ущільнюють шляхом тонкої площинної обробки — притиранням або шабрением.

П р и т і р к е піддають поверхні роз'єму, попередньо начисто оброблені струганням широкими різцями, тонким фрезеруванням або шліфуванням. Притирання виробляють на притирах-плитах з чавуну або спеціального скла пірекс) з точно обробленими площинами. Виріб притискають до притиру, якому повідомляють колоподібне рух невеликої амплітуди.

Притирання виробляють на різних притиральних матеріалах. Найчастіше застосовують скляні пудру, порошки карборунда (карбід кремнію), корунду (кристалічна окис алюмінію), карбіду бору, алмазний пил (для твердих металів). В якості мастила застосовують машинне масло, гас, жирні кислоти.

Притирання ведуть спочатку на шлифпорошках з розміром зерна не більше 100 мкм, потім переходять на мікропорошки. Остаточну доведення виробляють на пасти ГОІ, що складається в основному з окису хрому з додаванням єднальних і змащувальних речовин (стеарину, гасу, олеїнової кислоти тощо). Іноді виробляють притирання з'єднуються площин безпосередньо один за одним.

Притирання — трудомісткий і дорогий процес, тому її застосовують для особливо відповідальних стиків. Останнім часом процес притирання механізують. У деяких випадках притирання можна замінити продуктивними методами чистового стругання і чистового фрезерування.

Шабрение виробляють зазвичай в такій послідовності. Спочатку шабрят по плитах одну площину роз'єму до одержання двох-п'яти плям контакту на 1 см2. Пришабренную по плиті площину покривають тонким шаром фарби (лазур) встановлюють на неї стыкуемую деталь, легкими колоподібними рухами переводять на неї фарбу і видаляють шаберами сліди фарби. Цю операцію проводять багато разів до отримання необхідної точності прилягання. Шабрение є досить трудомістким процесом і в серійному виробництві застосовується рідко.

Притерті або пришабренные поверхні при складанні покривають тонким шаром герметизуючої мастики. Мастики найчастіше виготовляють з розведеною на вареної оліфі тонкотертой фарб (свинцеві білила, свинцевий сурик, охра і т. д.), залізної пудри або сріблистого графіту з маслом. Застосовують також суспензію коллоидального графіту в маслі. Іноді сполучаються поверхні натирають всуху сріблястим графітом.

Для надійного ущільнення стиків типу «метал по металу» потрібна підвищена жорсткість фланців і часте розташування стягуючих болтів.

Інший спосіб ущільнення жорстких стиків полягає в установці на стикуються поверхнях утоплених пружних прокладок прямокутного або круглого перерізу. Прокладки встановлюють у канавках, виконаних по всій периферії стику. У вільному стані прокладка виступає над поверхнею стику на строго певну величину а (рис. 7,1), що залежить від матеріалу прокладки і бажаної сили ущільнення. При затягуванні обидві поверхні доводять до зіткнення, причому матеріал прокладки пружно або пластично деформується, здійснюючи ущільнення поверхонь (рис. 7,2).

 

Для збільшення герметичності на ущільнюються поверхнях роблять дрібні канавки (рис. 8), в які затікає деформований матеріал прокладки. З тією ж метою прокладку роблять гребінцевої (рис. 9). При затягуванні гребінці мнуться, утворюючи ряд канавок, що діють подібно лабиринтному ущільненню.

Перетин канавки повинно бути більше перерізу прокладки, для того щоб не перешкоджати деформації прокладки.

Матеріал прокладки вибирають в залежності від умов роботи стику. Для стиків, які працюють в нормальних умовах, застосовують гуму, пластики; для стиків, що працюють при підвищених температурах, — пластичні метали: свинець, алюміній, отожженную червону мідь і т. д. Гарне ущільнення забезпечують прокладки з червоної міді з гальванічним кадмієвим покриттям.

На рис. 10 зображено ущільнення пружною прокладкою, встановленою в замкненому

 

просторі, утвореному канавкою на одній з поверхонь і гребінцем на інший. Цей спосіб застосовують переважно для круглих фланців, у яких канавки і шипи можуть бути виготовлені точінням з необхідним ступенем точності.

Круглі фланці ущільнюють також металевими пружними кільцями (рис. 11), найчастіше Z-подібного перетину (так звані гофровые кільця). Форми гофровых кілець показано (у порядку зростаючої пружності) на рис. 12. Круглі фланці з центруючими буртиками ущільнюють шнурами з пружних матеріалів (гуми, синтетики), які закладають в канавки, виконані в буртике (рис. 13). При такому розташуванні на стику забезпечується чистий контакт «метал по металу». Цей спосіб застосовують тільки для «холодних» швів.

На рис. 14 показаний спосіб установки прокладки у відкритій канавці на периферії стику. Перевага цього способу полягає в тому, що прокладка оберігає стик від зовнішніх впливів і попереджує корозію металевих поверхонь стику. Приклади встановлення периферійних прокладок наведено на рис. 15,1,2.

2.3. Ущільнення круглих отворів і каналів

Зустрічаються випадки, коли в стиках «метал по металу» потрібно ущільнити круглі отвори та канали, службовці, наприклад, для підведення мастила, перепуску охолоджуючої рідини і т. д.

На рис. 16 зображено ущільнення масляного каналу підшипника. Застосування м'якої прокладки (рис. 16,1) тут неприпустимо, так як при затягуванні змінюється положення вала відносно суміжних деталей. Наприклад, якщо вал приводиться в рух зубчастими колесами, затягування може порушити правильне зачеплення коліс. У таких випадках застосовують ущільнюючі вставки (рис. 16,2).

На рис. 17,1-3 показано вставки з пружного матеріалу (гуми, пластиків і т. п.). Ущільнення досягається за рахунок торцевого (рис. 17,1,2) або радіального (рис. 17,3) обтиснення вставок. Іноді застосовують металеві вставки у вигляді втулок у поєднанні з пружними ущільнювальними елементами (рис. 17,4-6). Металеві вставки можуть бути використані також в якості контрольних штифтів.

3. УЩІЛЬНЕННЯ ФЛАНЦІВ

На рис. 18 показані способи ущільнення циліндричних фланців, наприклад фланців корпусних деталей.

На рис. 18,1 зображено найпростіше ущільнення м'якою прокладкою з листового матеріалу. Решта ущільнення на рис. 18 ставляться до ущільнень сполук типу «метал по металу». На рис. 18,2-6 показано ущільнення шнуром з пружного матеріалу (гуми, пластиків), що встановлюються у виточку на торці фланця або корпусу. Подібні торцеві ущільнення примушують розносити кріпильні болти в радіальному напрямку і збільшувати тим самим радіальні розміри фланця; торцеві ущільнення з канавками в тілі фланця, крім того, послаблюють фланець. В цьому відношенні краще кутові ущільнення (рис. 18,7-14). Найбільш зручні конструкції, в яких ущільнюючий шнур заводиться в виточку в тілі фланця, складаючи з ним при монтажі одне ціле (рис. 18, 8, 9, 11, 12, 14).

Ущільнення на рис. 18,10,11,14) розраховані на підвищений тиск в ущільнюваного порожнини і засновані на манжетном ефекті: тиск 11 ущільнюваного порожнини, змушуючи шнур переміщатися в суживающееся простір канавок, збільшує силу притиснення шнура до уплотняемым поверхонь.

На рис. 18,15-18 показано ущільнення з торцевої затяжкою шнура, встановлюваного в кільцевому просторі між фланцем і корпусом. У конструкції на рис. 18,15 існує небезпека видавлювання прокладки з кільцевої канавки. Ця конструкція потребує застосування жорстких ущільнюючих прокладок. На рис. 18,19-21 зображені радіальні ущільнення: шнур закладають у кільцеву виточку в центрирующем паску фланця або корпусу; ущільнення здійснюється в результаті радіальної деформації шнура при установці фланця. Найбільш зручні з монтажу конструкції, в яких шнур встановлюють у виточку по фланці. У конструкції на рис.18,21 канавка під шнур виконана похилій, що надає ущільнення манжетное властивість. На рис. 18, 22-24 наведені застосовувані на великогабаритних фланцях ущільнення чисто, радіального типу.

На рис. 19,1,2 показано манжетные ущільнення стику трубопроводів.
4. УЩІЛЬНЕННЯ РІЗЬБОВИХ З'ЄДНАНЬ

4.1. Способи ущільнення різьбових з'єднань

На рис. 20 зображені способи ущільнення різьбових з'єднань великого діаметру кільцевими прокладками і шнурами. Зважаючи на те, що при загортанні цих сполук прокладки піддаються зусилля зсуву, матеріал прокладок повинен володіти підвищеною твердістю.

На рис. 20,1-6 показані способи кутового ущільнення шнуром, укладається у кільцеву виточку в тілі гайки; на рис. 20,7-11 — способи ущільнення торцевої затяжкою шнура в замкнутому кільцевому просторі між гайкою і корпусом; на рис. 20,12-15 — способи радіального ущільнення з допомогою шнура, укладається у кільцеву виточку в тілі гайки або в корпусі.

 

4.2. Ущільнення вкручених деталей

Найпростіший спосіб ущільнення вкручених деталей (штуцерів, пробок) — змазування витків різьби герметизувальними сумішами. Однак при цьому способі може відгвинчування деталей внаслідок «прилипання» герметизуючої мазі до різьби після деякого періоду експлуатації.

Не рекомендується вживана іноді на практиці (особливо в ремонтних умовах) «підмотка» останніх (найближчих до торця ввертной деталі витків різьби ниткою, промазаної суриком, розведеним на маслі і т. п.

На рис. 21 наведено способи ущільнення вкручених деталей пружними прокладками. У конструкції на рис. 21,1 прокладка піддана дії повної сили затяжки. Щоб виключити розчавлювання прокладки, її потрібно виконувати з твердого, або напівтвердого матеріалу, армувати чи обмежувати силу затяжки.

У конструкції на рис. 21,2 прокладка укладена в замкнутий кільцевий простір, утворене виточкою в корпусі. Матеріал прокладки може текти тільки в бік різьблення, що покращує умови ущільнення.

У конструкції на рис. 21,3-5 ущільнення досягається в результаті деформації прокладки при затягуванні деталі на жорсткий торець до відмови і визначається різницею висот прокладки і канавки під прокладку.

На рис. 21,6,7 наведено способи ущільнення з внутрішнього торця деталі. Як і в попередніх випадках, затяжку виробляють до упору торця деталі в корпус. У конструкції на рис. 21,7 прокладка встановлена в замкнутому кільцевому просторі і не може бути видавлений при затягуванні, як в конструкції на рис. 21,6. Затягування деталі можлива або на прокладку, або на жорсткий торець; в останньому випадку обсяг кільцевого простору повинен бути більше обсягу прокладки. Сила ущільнення визначається різницею висоти прокладки і висоти кільцевого простору (при повній затягуванні деталі).

У конструкції на рис. 21,8 прокладка розташована в радіальній канавці на хвостовику деталі і при затягуванні вільно переміщається відносно корпусу. Сила ущільнення визначається величиною виступання прокладки з канавки у вільному стані.

 

4.2.1. Ущільнення вкручених деталей без прокладок

На рис. 22 показані способи ущільнення вкручених деталей без прокладок або з металевими ущільнюючими елементами. Загортання на конічної різьби (рис. 22,1) забезпечує повну герметичність, особливо якщо корпус виконаний з пластичного металу. Інші, наведені на рис. 22 конструкції ущільнень засновані на пластичній деформації матеріалу корпусу або матеріалу ввертываемой деталі. Їх можна застосовувати для рідко розглядуваних або нероз'ємних з'єднань.

На рис. 22,2,3 зображені способи ущільнення гострими кільцевими гребінцями. Гребінець виконують на деталі з більш твердого матеріалу (в конструкції.на рис. 22,2 гребінець виконаний на корпусі, на рис. 22,3 - ввертной деталі) і при загортанні врізається в м'який матеріал, забезпечуючи ущільнення. На рис. 22,4,5 наведено аналогічні ущільнення з застосуванням окремих кільцевих шипів, виконуваних із загартованої сталі. Матеріал ввертной деталі і корпусу в даному випадку повинен бути м'якше матеріалу шипового кільця.

На рис. 22,6-8 показані способи ущільнення, засновані і пластичної деформації різьблення корпусу. У конструкції на рис. 22, 6 різьба на ввертной деталі виконана зі стоком; при загортанні детаи неповні витки різьби мнуть витки корпусу, забезпечуючи герметичність з'єднання. У конструкції на рис. 22, 7 різьблення на ввертной деталі переходить у конус; при загортанні конус мне вхідні витки отвори, забезпечуючи ущільнення і в той же час наглухо стопоря з'єднання. У конструкції на рис. 22,8 ті ж функції виконує циліндричний пасок на різьбі ввертной деталі. Сполуки, наведені на рис.22,7,8 — нероз'ємні.

 

4.3. Глухі різьбові з'єднання

На рис. 23 показані способи герметизації глухих різьбових з'єднань великого діаметру, що працюють при високих температурах і високих внутрішніх тисках. Сполуки такого типу виконують на тугий різьбі і згортають, попередньо підігрів і охоплює деталь або охолодивши охватываемую деталь.

Різьблення виконують з високим ступенем точності фрезеруванням або шліфуванням. Перед згортанням різьблення змазують герметизуючими мазями. При необхідності поліпшити теплоперехід до складу мазі вводять металеві наповнювачі (алюмінієву, мідну або цинкову пудру).

Крім того, герметичність забезпечують ряд додаткових заходів: упором з'єднувальних деталей в торець безпосередньо (рис. 23,1) або через прокладки (рис.23,2,3) з пластичних металів (свинцю, червоної міді, алюмінію), кільцевими шипами (рис. 23, 4-6), посадкою на точно оброблених циліндричних поясках (рис. 23,7,8), затяжкою на конус (рис. 23,9-11). У конструкції на рис. 23,12 різьблення охоплюваній деталі на ділянці а зрізана на конус; відповідний ділянку на що охоплює деталі — гладкий. При ввертывании охоплювана деталь нарізає на цій ділянці різьблення.

Надійність описаних ущільнень зростає, якщо ущільнюючі елементи розташувати не всередині з'єднання, як показано на рис. 23,1-12, де вони схильні до дії високого тиску, а зовні, куди тиск доходить тільки при прориві ущільнюваного рідини або газів через витки різьби, і то значно ослабленим в результаті дроселювання у витках різьби. На рис. 23, зображені такі конструкції з ущільненням прокладками (рис. 23,13,14), конусами (рис. 23, 15), кільцевими шипами (рис. 23, 16), пружинними кільцями (рис. 23, 17), різьбленням зі стоком (рис.23, 18).

В конструкціях на рис. 23, 19-22 ущільнення досягається обтисненням крайніх витків охоплює деталі конічними кільцями і гайками. В конструкціях на рис. 23, 23, 24 обтиснення здійснюється напрессовкой бандажів на що охоплює деталь. Іноді обтиснення здійснюють затяжкою охоплює деталі хомутом.

5. УЩІЛЬНЕННЯ ДЕЯКИХ РІДИННИХ СТИКІВ

5.1. Ущільнення циліндричних стиків

На рис. 24 показані способи ущільнення циліндричних стиків, що піддаються тиску рідини (випадок «мокрих» гільз поршневих двигунів внутрішнього згоряння з рідинним охолодженням).

Найпростіший вид ущільнення — установка гумового кільця круглого перерізу в канавці гільзи (рис. 24,7). У вільному стані кільце виступає над поверхнею гільзи, при введенні гільзи в охолоджувальну сорочку кільце стискається і ущільнює стик гільзи і сорочки. Для збільшення надійності ущільнення встановлюють послідовно кілька кілець (рис. 24, 1).

Покращена конструкція цього ущільнення показана па рис. 24,3. Тут канавки виконані зі скосом в сторону, протилежну дії тиску рідини. Під тиском рідини кільця постійно витісняються в суживающуюся частина канавок і притискаються до уплотняемым поверхонь з силою, пропорційною тиску. Між кільцями розташована виточення, сполучена дренажним отвором з атмосферою. У разі прориву через перше кільце рідина стікає через дренажні отвори назовні; друге кільце, розвантажене в даному випадку від тиску, попереджає подальше просочування рідини.

Для збільшення надійності на робочій стороні ущільнення встановлюють кілька кілець (рис. 24, 4). Інші форми канавок і кілець покозаны на рис. 24, 5. У всіх випадках необхідно, щоб перетин канавки нило більше перерізу кільця, інакше гума, будучи практично нестисливої матеріалом (не змішувати стисливість з пружною деформацією, пов'язаної із зміною форми перерізу), може розвинути значні радіальні сили і викликати «корсетную» деформацію гільзи на ділянці розташування кілець.

Для забезпечення щільного притиснення кілець до стінок сорочки, з тильної сторони кілець встановлюють хвилясті двухвитковые кільцеві пружини (рис. 24, 6).

Іноді ущільнення піддають осьової затягуванні. Особливо це здійснюється в

разі, коли сорочка отъемная (рис. 24, 7, 8). Сумарну висоту елементів ущільнення в даному випадку роблять дещо більша висоти канавки на величину a; при стягуванні зазор a вибирається в ущільненні виникає осьової натяг.

При нероз'ємних сорочках осьову затяжку здійснюють гайкою, ввертываемой в сорочку (рис. 24, 9) або навертываемой на гільзу (рис. 24, 10).

Щоб уникнути перетяжки ущільнюючих кілець і для підтримки сталості натягу в експлуатації з'єднання вводять пружні елементи у вигляді конічних пружинних кілець (рис. 24, 11) або гофрованих кільцевих пружин круглого перерізу (рис. 24, 12).

 

5.2. Ущільнення плоских стиків

У машинобудуванні нерідко необхідно ущільнювати стики порожнин, що містять рідини і сполучених між собою фігурними вікнами або круглими отворами. Їх ущільнюють листовими прокладками з пружних матеріалів. Стики, схильні до дії високих тисків та температур (наприклад, стики блочних головок двигунів внутрішнього згоряння з блоком охолоджуючих сорочок) ущільнюють армованими прокладками з азбесту.

Застосовують два основних види прокладок: з внутрішньою арматурою і з зовнішнього. Прокладання першого типу складаються з азбесту, просоченого термостійким сполучною складом, напрессованного на арматуру з мідної або латунної дротяної сітки, що надає прокладкам необхідну міцність і жорсткість. Прокладання другого типу складаються з азбестової композиції, укладені в оболонку з тонколистової червоної міді або пластичного заліза (типу заліза Армко). Зовнішні краї прокладки, а також кромки всіх вікон і отворів окантовують накладками з того ж матеріалу (рис. 25).

6. УЩІЛЬНЕННЯ ЦИЛІНДРИЧНИХ ПОВЕРХОНЬ

Циліндричні з'єднання, що збираються на посадках з натягом, як правило, не потребують ущільненні; натяг сам по собі надійно ущільнює з'єднання навіть при значному перепаді тиску. Підлягають ущільненню з'єднання, зібрані на центруючих посадках і на посадках із зазором і піддаються дії тиску або

що працюють під тиском стовпа рідини. Наприклад, у сполуках поршнів зі штоками ущільнення досягають або установкою торцевих прокладок (рис. 26,1,2), або установкою кілець з пружного матеріалу на циліндричних поверхнях з'єднання (рис. 26, 3). При ущільненні вертикальних валів щоб уникнути просочування назовні олії з ущільнюваного порожнини через зазор між валом і втулкою, втягує шарикопідшипник, розпірну втулку ущільнюють торцевими прокладками (рис. 27,1,2) або кільцями з пружного матеріалу, встановленими на циліндричної поверхні вала на ділянці сполучення вала з втулкою (рис. 27,3). Кільцями ущільнюють інші частини з'єднання, коли немає можливості застосувати торцеві прокладки.

На рис. 28 показано гумовими кільцями ущільнення гільзи підшипників кочення на ділянці підведення мастила.
7. УЩІЛЬНЕННЯ КРИШОК ЛЕГКОЗНІМНИХ

Ущільнення легкознімних кришок, наприклад кришок оглядових люків, відкидних дверцят, що встановлюються на петлях, шарнірах і т. д., має деякі особливості. Сила притиснення в цьому випадку зазвичай невелика; затягування (особливо у відкидних дверцят) нерівномірна. Такі кришки зазвичай ущільнюють товстими прокладками з м'яких, легко стискаються матеріалів (м'якої гуми, пластиків, пробки). Для зручності користування прокладку зміцнюють на одній із з'єднуваних деталей вулканізацією, на клеї або механічними способами.

Способи ущільнення легкознімних кришок представлені на рис. 29. В конструкціях на рис. 29,1,2 ущільнення досягається товстою м'якою прокладкою з гуми, привулканизованной до кришки. У конструкції на рис. 29, 3, 4 прокладку кріплять на корпусі. Для збільшення надійності ущільнення кришки забезпечені гребінцем, який у круглих деталей виконують точінням, а у фігурних литих кришок — литтям в кокіль. В конструкціях на рис. 29, 5 — 8 ущільнення здійснюється гумовим шнуром, заводимым в торцеві або бічні канавки.

На рис. 29, 9, 10 зображені штамповані кришки. У цьому випадку прокладки кріплять у приварном ранті кришки. На рис. 29, 11, 12 показано ущільнення підвищеної пружності, що складаються з кільцевої порожнистої гумової трубки, наповненої повітрям під тиском.

 

8. ГУМА ЯК УЩІЛЬНЮЮЧИЙ МАТЕРІАЛ

 

8.1. Види гум та їх фізичні властивості

Для ущільнення застосовують майже завжди гуму на основі синтетичних каучуків, володіють, на відміну від натуральних каучуків високою масло-, бензо - та керосиностойкостью, і значно перевершують натуральні каучуки по хімічній стійкості, світло - і температуростойкости.

Найбільш широко застосовують хлоропреновые каучуки, натрій-бутадіенові каучуки, бутадієн-стирольні каучуки, бутадієн-ннтрильные каучуки. Для сполук, що працюють при підвищених температурах, застосовують силіконові каучуки, що витримують температуру до 300°С.

Гума володіє прекрасними ущільнюючими властивостями внаслідок високої еластичності, податливості та здібності затікати в найдрібніші поглиблення і нерівності ущільнюються поверхонь.

Як листової прокладочний матеріал гуму застосовують рідко, так як вона легко видавлюється під дією зусилля затяжки. Гуму широко застосовують для ущільнення у випадках, коли сила притиснення визначається пружністю самої гуми (у вигляді шнурів, що укладаються в канавки тощо). Листову гуму застосовують тільки у випадках, коли сила притиснення невелика, наприклад для ущільнення тарілчастих клапанів, навантажених пружинами.

 

8.2. Армування гуми

Деякі труднощі викликає кріплення гуми до ущільнюючої, деталі з-за властивості листової гуми легко утворювати складки. Спосіб, що дозволяє усунути цей недолік і разом з тим забезпечує надійне кріплення гумового листа, полягає в армуванні гуми. Ущільнюючі деталі такого типу отримують обпресуванням з обох сторін металевого листа з розташованими в шаховому порядку отворами. Затікання гуми в отвори забезпечує міцний зв'язок гуми з листом.

 

Для збільшення зчеплення гуми з металом на поверхню металу наносять шар латуні товщиною в декілька сотих міліметра. Металевий лист змащують гумовим клеєм, закладають в гумову суміш і піддають одночасного пресуванню і вулканізації при гемпературе 140-150°С і тиску 20-30 кгс/см2. Таким способом отримують жорсткі ущільнюючі блоки, володіють усіма позитивними властивостями гуми.

Подібний кільцевої дискової блок зображено на рис. 30. Блок притягається до ущільнюваного деталі центральним болтом, що впирається в випущені за межі гумового кільця кромки металевого листа.

На рис. 31 показані дискові клапани з гумовим ущільненням. Гуму кріплять до металевої поверхні вулканізацією або на клею (рис. 31,7). Для приклеювання гуми до металу застосовують бутадієн–стирольні, неопренові, силоксанові клеї та клеї на основі модифікованих епоксидів.

8.3. Механічні способи кріплення прокладок

На рис. 31, 2 — 6 зображені механічні способи кріплення. Спосіб кріплення металевою шайбою (рис. 31, 2) володіє тим недоліком, що краї гумового диска при затягуванні можуть відходити від металу. У конструкції на рис. 31,3 цей недолік усунутий заправкою країв гумового диска в похилий паз. На рис. 31, 4 зображено спосіб кріплення за схемою рис. 30. У конструкції на рис. 31, 5 гумове кільце вводять в паз типу «ластівчин хвіст». У конструкції на рис. 335, 6 кільце встановлюють з натягом у відкриту канавку на периферії клапана.