Сальники для уплотнения вала

Армированные манжеты с пружиной по ГОСТ 8752-79, или, как их часто называют — сальники, предназначены для уплотнения валов, работающие в минеральных маслах, воде, дизельном топливе при температуре от минус 60 до плюс 170 °С, избыточном давлении до 0,5 Атм на скоростях до 29 м/с

Для особых условий могут использоваться сальники специальных исполнений, выполненные из полиуретана или других материалов. Сальник используют для уплотнения валов:

Редукторов и других механических передач;
Насосов и гидромоторов;
Двигателей, коробок передач и других механизмов автомобилей, сальник для рулевой рейки можно выбрать вот тут.

Обозначение стандартных армированных манжет

Армированные манжеты обозначают согласно ГОСТ 8752-79.

В обозначении указывается:

A — Тип манжеты;
Б — Исполнение;
В — Диаметр вала, в миллиметрах;
Г — Наружный диаметр манжеты, в миллиметрах;
Д — Группа резины.

Размеры стандартных армированных манжет

Общий вид и контролируемые размеры сальников показаны на рисунке.

Размеры манжет, для валов различного диаметра представлены в таблице.

Типы манжеты

Стандарт предусматривает для типа манжет:

однокромочные;
однокромочные с пыльником.

Манжеты первого типа, не допускают протекания жидкости из под уплотняемого вала, они предназначены для использования во всех областях машиностроения.

На манжетах второго типа выполнен дополнительный выступ, который не допускает попадания пыли из внешней среды. Эти манжеты предназначены для использования в автомобильной промышленности и изделиях специального назначения.

По исполнению различают сальники:

с механически обработанной кромкой;
с формованной кромкой.

Группы резины для сальников

Группа резины выбирается в зависимости от характера уплотняемой среды, диапазона рабочих температур.

Также при выборе группы резины следует учитывать диаметра вала, скорости:

Область А — группы резины 1 — 3;
Область Б — группа резины 4;
Область В — группы резины 5 — 6;

Пример обозначения сальника

Согласно указанным выше нормам, манжету на вал диаметром 24 мм, с наружным диаметром 40 мм, первого типа, с формованной кромкой (второго исполнения), группы 1 следует обозначить:

Уплотнение вала. Контактные и бесконтактные уплотнения

В современных машинах и оборудовании, совершающих механическую работу, связанную с вращением механизмов, необходимо обеспечение герметичности рабочей полости и проходящего через неё вращающегося вала. Для этого применяются различные по конструкции и характеристикам уплотнительные устройства. Эти уплотнения также могут служить для сохранения смазки и предотвращения возможного попадания инородных частиц извне, которые способны повредить оборудование и привести к преждевременному его отказу.

Условия применения уплотнений могут значительно отличаться друг от друга, поэтому конструкции этих герметизирующих узлов совершенствовались с целью соответствия определенным параметрам эксплуатации.

Если в некоторых случаях применения уплотнений допускается небольшая утечка, то для других вариантов это может быть не позволительно. По мере всё большего ужесточения параметров рабочей среды и требований, предъявляемых к надежности, сроку службы и герметичности оборудования с вращающимся валом, происходило усложнение конструкций уплотнений и их неизбежное удорожание. Уплотнения валов могут быть разделены на две группы: контактные и бесконтактные.

Контактные уплотнения

Манжетное (радиальное) уплотнение

Манжетное уплотнение (манжета или радиальное уплотнение) в основном применяется для сохранения смазки и исключения загрязнения полости и элементов машин и оборудования извне. Такое уплотнительное устройство способно работать в температурном диапазоне от -40 до 200 градусов по Цельсию при невысоких перепадах давления. Неоспоримым преимуществом манжет является их низкая цена, малые габариты и простота установки. Из-за особенностей конструкции манжетные радиальные уплотнения имеют ограничения применимости по давлению и скорости скольжения, вследствие трения они постепенно изнашиваются сами и шаржируют поверхность вала в зоне контакта, образуя на нём местный круговой износ. Манжетные уплотнения вала применяются для насосов с небольшими скоростями вращения вала при избыточном давлении до 0,5 атмосфер.

Читайте также: Компрессор кондиционера шевроле каптива 2 4 с140

Сальниковое уплотнение

Сальниковое уплотнение (сальник или сальниковая набивка) из-за специфичности конструкции, способа установки и принципа работы, не предназначено для обеспечения высокой степени герметичности. Сальниковая набивка устанавливается таким образом, чтобы минимальная утечка жидкости обеспечивала необходимую смазку и отвод тепла из зоны контакта. Уплотнение этого типа применялось в устаревших насосах, требует периодического обслуживания. В последние десятилетия сальник неизбежно уступает свои позиции торцевому уплотнению.

Торцевое (механическое) уплотнение

Торцевое (механическое) уплотнение является прецизионным узлом, предотвращает утечку и применяется для условий, в которых недопустимо использование манжетных и сальниковых уплотнительных устройств. Эти уплотнения, как правило, имеют продолжительный срок службы практически без износа поверхности вала и не нуждаются в периодическом обслуживании.

Высокие требования к шероховатости поверхности вала, отклонению его размеров и допусков формы и расположения сопряженных поверхностей, имеют существенное значение в обеспечении высокой герметичности и надежной работы оборудования. Многочисленные технические решения торцевых уплотнений валов предназначены для применения в разных жидкостях, с давлениями, доходящими до 200 атмосфер, с частотой вращения до 50000 оборотов в минуту, и в диапазоне температур от -250 до 500 градусов Цельсия. Этот тип контактного уплотнения часто применяется в современных насосах, мешалках, гомогенизаторах, ротационных соединениях и другом оборудовании, когда утечка рабочей среды не допускается, либо допустима её крайне малая величина.

Бесконтактные (динамические) уплотнения

Щелевое уплотнение

Простое щелевое уплотнение представляет собой втулку, закрепленную в корпусе, через которую проходит вращающийся вал, между валом и втулкой имеется малый радиальный зазор. В зависимости от формы уплотнительной поверхности различают торцевые и радиальные (осевые) щели. Величина утечки зависит от физических параметров рабочей среды, пропорциональна перепаду давления, длине канала и уплотняемому периметру, и имеет кубическую зависимость от высоты радиального зазора.

Щелевое уплотнение с плавающей втулкой может отслеживать вращение вала и имеет меньший радиальный зазор, чем уплотнение с фиксированной втулкой. Гидравлически разгруженное щелевое уплотнение исключает или уменьшает усилие упругого элемента (пружины) и сохраняет преимущества уплотнения с плавающей втулкой. Щелевые уплотнения с гладкими поверхностями могут работать при перепадах давлений до 100 МПа и предельно высоких скоростях скольжения. Для повышения гидравлического сопротивления щелевого уплотнения на его уплотнительных поверхностях выполняют кольцевые канавки разнообразных форм. В современных насосах с картриджными торцевыми уплотнениями в качестве вспомогательного герметизирующего узла достаточно часто применяются простые щелевые уплотнения вала.

Лабиринтное уплотнение

Лабиринтное уплотнение представляет собой щелевое уплотнение, содержащее специальные канавки, которые резко изменяют проходное сечение канала. Этот тип уплотнения эффективен при высоких числах Рейнольдса (Re >> 500), когда потери давления превышают потери на трение в щелях, не требует смазки или периодического обслуживания. В случае возникновения износа или повреждения уплотнительного устройства величина утечки возрастает. Лабиринтные уплотнения широко применяются в осевых и центробежных компрессорах, турбодетандорах, паровых турбинах и других турбомашинах.

Винтовое уплотнение

Бесконтактное винтовое уплотнение имеет специальные пазы или винтовую резьбу, выполненные на поверхности вала и(или) в корпусе. Вязкость жидкости в зазоре между валом и корпусом обеспечивает уплотняющий эффект при одностороннем вращении вала. Конструкция уплотнения с винтовой многозаходной резьбой как на валу, так и противоположная по направлению вращения на втулке корпуса, демонстрирует большую эффективность при высоких скоростях вращения вала. Уплотнительное устройство такого типа способно эффективно работать не ниже определенной минимальной окружной скорости, при её понижении должны применяться дополнительные вторичные контактные уплотнения. Уплотнения такой конструкции находят применение в специальных насосах и другом оборудовании, работающих в особых условиях эксплуатации.

Читайте также: Крестовина рулевого вала ауди а5 2010

Магнитожидкостное уплотнение

Магнитножидкостное уплотнение использует коллоидную суспензию магнитных частиц (например, окиси железа), расположенную между вращающимся валом и корпусом, удерживаемую магнитным полем постоянных магнитов, для создания уплотнительного эффекта по принципу гидравлического затвора. Конструкция такого узла обладает незначительным износом (трением), малочувствительна к осевому перемещению вала. Магнитожидкостные уплотнения можно использовать на скоростях до 120000 оборотов в минуту, при температурах до +200 градусов Цельсия, и давлениях до 0,4 бар на ступень, в основном для газов и защиты от попадания твердых частиц пыли и влаги.

Сальниковые уплотнения насосов

Когда вал вращается в насосе, то жидкость может протекать через него.

Вал вращается двигателем и поддерживается подшипниками снаружи корпуса. Но рабочее колесо, вращаемое двигателем, должно быть погружено в жидкость внутри корпуса, чтобы эту самую жидкость двигать. Это значит, что вал входит в двигатель в двух местах.

Если вы не хотите затопить шахту и разозлить своего начальника смены, то эти отверстия должны быть закрыты так, чтобы вал мог вращаться свободно с минимальным трением. Для этого задания существует два устройства:

Механические уплотнители

Механические уплотнители используют две очень ровные отполированные поверхности, создавая настолько маленький зазор, что даже небольшое количество жидкости не может пройти.

Сальниковая набивка

Сальниковая набивка – довольно таки простая. По сути, это просто верёвка, намотанная вокруг вала, и жёстко прижата, чтобы предотвратить чрезмерные утечки.

Сальниковое уплотнение протекает постоянно. Оно повреждает вал и нуждается в частой замене. Из-за этих причин, оно было заменено механическим уплотнением в большинстве установок уже сначала 50-х гг. Из-за небольшой стоимости сальникового уплотнения, оно до сих пор используется.

Строение и выбор сальникового уплотнения

Сальниковое уплотнение – технология древняя. Более 5000 лет назад моряки сталкивались с некоторыми проблемами. Каждый корабль имеет руль или точку поворота в задней части. Руль соединён валом с ручкой управления на палубе, называемой штурвалом.

Поэтому древние моряки решили эту проблему, запихивая в зазор вокруг вала куски старой одежды или парусов, покрытые животным жиром либо воском.

Позже вокруг вала была сконструирована маленькая коробочка, которая прикрывается зажимом для улучшения уплотнения.

Здесь обычный сальниковый уплотнитель не изменился сквозь тысячелетие. Тем не менее, улучшения конструкции уплотнителей всё-таки произошли.

Типичный уплотнитель, доступный в наши дни, имеет квадратное поперечное сечение. Он производится в стандартных размерах – обрезными кольцами, или на катушках.

Есть множество видов материалов, включая фольгу для установок, где обычные уплотнители будут слишком мягкими и будут выжиматься из сальниковой коробки.

Наиболее распространенная – тканевая. Они разнообразны – от растительных, животных и минеральных волокон до синтетических пластмасс и даже металла.

Лён – это растительное волокно, которое было стандартом промышленности много лет. Он дешевый, легко доступен, и обеспечивает хорошее уплотнение.

Синтетические арамидные волокна, например кевлар, имеет большое сопротивление трению, и могут выдерживать большую температуру и скорость вала.

Другой распространённый пластик – политетрафторэтилен. Аббревиатура ПТФЭ, или тефлон.

Он имеет хорошие смазочные свойства и химическое сопротивление. Так как, он не реактивен – он используется в установках, где загрязнение жидкости полностью не допустимо, как в пищевой промышленности. Чтобы уменьшить тепло, передаваемое от вращающегося вала, уплотнитель пропитан смазкой, например, масло, жир, воск, графит или разные синтетики.

В последние 30 лет комбинируется ПТФЭ и графит, пропитанный высокотемпературной смазкой, что продается под названием ГФО.

Читайте также: Подшипники первичного вала пежо 407

Универсального уплотнения не существует, но этот материал уже близок к этому. У него большой диапазон применения, и он может похвастаться долговечностью. Но, он очень дорогой.

Как выбрать материал сальника

Большой выбор уплотнительных материалов и смазок доставляет бесконечный список комбинаций. В итоге, критерий выбора сводится к:

рабочей температуре,
давлению уплотнения,
скорости вала
химической соответственности жидкости.

Из-за способа, каким создается уплотнение, уплотнитель должен жестко сжимать вал во время работы. И это неизменно ведет к проблемам.

Сальниковое уплотнение создает большое трение, что налаживает нагрузку на двигатель и создает много тепла, которое должно быть рассеяно.
Сальниковое уплотнение предотвращает чрезмерное протекание. Оно не предотвращает утечку полностью, потому что уплотнение должно немного протекать в течение работы.

В установках, где вал двигается не часто, уплотнитель может быть сильно прижат, чтобы остановить утечки полностью, например, вот задвижка:

Она использует кольца, но большинство используют сальниковое уплотнение вокруг шпинделя, которое поднимает или опускает задвижку. Но в подвижных машинах некоторые утечки необходимы для смазки и охлаждения уплотнителя.

Это настойчивое протекание необходимо. Без него сальник загорится, и не будет уплотнять вообще.

Промывка

Чтобы улучшить смазывание и убрать абразивные примеси, применяется промывка, подведенная к сальниковой коробке. Обычно это перекачиваемая жидкость, направляемая прямо из корпуса насоса.

Но, перекачиваемая жидкость может быть слишком абразивна или химически не соответсвенна, поэтому используется внешний источник промывки – это вода, проводимая прямо к сальниковой коробке.

Внешняя промывка идет нога в ногу с устройством, называемым проставочным кольцом – это металлическое или пластиковое кольцо с дырками и пазами.

Оно устанавливается в сальниковой коробке на уплотнители.

Его задача направлять промышленную жидкость в сальниковые коробки. Поэтому он устанавливается на одной линии с линией входа жидкости.

Износ вала

Другая неизбежная погрешность в использовании сальников – повреждения, наносимые валу абразивными частичками. Эти частички поступают от уплотнения, перекачиваемой жидкости и, что удивительно, от самого вала.

Металл карадирует, формируя оксиды на его поверхности, будь то железные оксиды от стали, хромовый оксид от нержавеющей стали, медный оксид от бронзы, или алюминиевый – от алюминиевых сплавов. Эти оксиды очень абразивны. Это тот же материал что используется в шлифовочном колесе.

Контакт между уплотнением и валом приводит к образованию оксидов на поверхности вала, который внедряется в уплотнительные кольца и прорезает выемки в валу. Так вал износится, и будет нуждаться в замене.

Один из способов борьбы с этим – использование рукава, который монтируется на вал и может быть легко заменён, когда тот износится, без замены всего вала.

Наиболее расстраивающая штука в сальниковых уплотнителях, это то, что он должен периодически регулироваться. Во время работы, смазка выдавливается из уплотнителя, и он изнашивается, что приводит к увеличению протекания, необходимого для смазывания и охлаждения.

Поэтому обслуживающий персонал должен периодически проверять протечки и жесткость затяжки. Когда болты не достаточно затянуты, жидкость будет вытекать вместе со смазкой, и уплотнители будут нуждаться в замене.

Свежие записи
- Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
- Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
- Какие моторы бывают у стиральных машин
- Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
- Как снять стопорную шайбу с вала
источники:

https://evakuatorinfo.ru/salniki-dlya-uplotneniya-vala