НОВЫЕ КОНСТРУКЦИЯ И МАТЕРИАЛ УПЛОТНЕНИЙ
ШТОКОВ ГИДРОЦИЛИНДРОВ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН
Машков Ю.К., Зябликов В.С., Аппинг Г.А.
(ОмГТУ, ОмТИИ, г. Омск, РФ)
Modernized construction and new material using to produce seal elements of hermetic eguipments of piston-rod are considered. Its shown that this desing provide substantial increas of operate reliability and service life of hermetic eguipments.
Гидравлические цилиндры широко применяются в различных транспортных, дорожно-строительных, сельскохозяйственных и других машинах и технологическом оборудовании, выполняя функции усилительных и исполнительных элементов, амортизаторов и т.п. Условия работы уплотнений штоков характеризуются широким диапазоном изменения скоростей возвратно-поступательного движения уплотняемой поверхности штока, температуры рабочей жидкости и окружающей среды и давления рабочей жидкости. Существенной особенностью условий работы уплотнительных элементов является значительное отклонение штока от оси цилиндра, что вызывает изменение контактного давления на уплотняющей поверхности и может приводить к раскрытию уплотнения и потере герметичности. Кроме того традиционные уплотнительные элементы – манжеты изготавливаются из резины, которая в условиях эксплуатации подвержена старению, связанному с ухудшением механических свойств и глубокими структурными изменениями, ускоряющими потерю работоспособности.
С целью повышения работоспособности и сохранения герметичности уплотнения штока разработана новая конструкция уплотнения, в которой вместо резиновой манжеты V-образного типа с защитным разрезным фторопластовым кольцом устанавливается манжета с эспандером в виде резинового кольца и поджимается крышкой. Для установки этих деталей производится доработка направляющей втулки штока, чем обеспечивается взаимозаменяемость и ремонтопригодность уплотнений штока гидроамортизаторов. Конструкция манжеты, имеющей удлиненную тонкостенную уплотняющую губку и узкий уплотняющий поясок, за счет усилия деформации резинового эспандера (кольца) обеспечивает необходимый уровень контактного давления и надежное уплотнение штока, компенсируя все изменения положения (биение) и перекосы штока в пределах радиального зазора. Манжета выполняется из полимерного композиционного материала (ПКМ) на основе политетрафторэтилене (ПТФЭ) – фторопласта-4 [1,2]. Минимальная жесткость при высокой износостойкости обеспечивается выбором соответствующего состава и количества компонентов наполнителей и оптимизаций технологического процесса получения заготовок ПКМ для изготовления манжет.
В разработанной конструкции уплотнения исключается работа резинового кольца на трение и воздействие знакопеременных напряжений вследствие деформаций растяжения и снятия. Благодаря этому значительно улучшаются условия работы и увеличивается срок службы резинового кольца – эспандера. При этом полимерный композиционный материал уплотняющей манжеты в условиях трения обладает высокой физико-химической стойкостью, вследствие высоких антифрикционных свойств не испытывает больших внутренних напряжений и сохраняет работоспособность в течение длительного периода эксплуатации.
Работоспособность и надежность разработанного уплотнения проверяли испытанием гидроамортизатора на специальном стенде, обеспечивающем: проверку скоростных характеристик гидроамортизатора, определение выноса рабочей жидкости через уплотнение на штоке гидроамортизатора, определение состояния хромового покрытия штока и других параметров. При этом стенд обеспечивает получение и измерение следующих характеристик:
- ход штока и усилие на штоке при прямом и обратном ходе
(до 15000 кг);
- скорость перемещения штока от 0,24 до 1,2 мс-1 и получение зависимости усилия штока от скорости перемещения.
Методика испытаний предусматривала длительность непрерывной работы не менее 50000 циклов при частоте до 100 циклов/мин; в том числе по 10000 циклов при повышенной до 150-2000 С температуре рабочей жидкости и в абразивной среде, содержащей песок и глину.
Испытание гидроамортизаторов по названной методике показали, что гидроамортизаторы с новым уплотнением обеспечивают получение скоростных характеристик Р = ƒ (V) в заданных пределах, вынос рабочей жидкости за все время не превышал 50 г. Детали уплотнения и шток гидроамортизатора находятся в удовлетворительном состоянии и пригодны к дальнейшим испытаниям и эксплуатации.
Литература
1. Машков Ю.К. Трибофизика и свойства наполненного фторопласта: Научное издание.-Омск: Изд-во ОмГТУ, 1997.-192 с.
2. Машков Ю.К., Калистратова Л.Ф., Овчар З.Н. Структура и износостойкость модифицированного политетрафторэтилена: Научное издание.-Омск: Изд-во ОмГТУ, 1998.-144 с.