Уплотнения неподвижных соединений

Конструкции таких уплотнений можно разделить на два типа: разборные и неразборные. К первому типу относят уплотнения при непосредственном контакте с плоскими прокладками, деформируемыми кольцами и др.

Для обеспечения стыка деталей и узлов авиационных механизмов можно применять фланцевое болтовое соединение (рис. 15.8, а). Герметичность обеспечивается плотным прилеганием стыкуемых поверхностей, которое проверяется по краске. Поверхность контакта должна составлять 75...90% общей площади поверхности стыка без разрыва отпечатка по окружности. Шероховатость контактирующих поверхностей Ra <0,15 мкм. Условие герметичности фланцевого соединения проверяется по напряжению смятия 0СМ на поверхности стыка:

где Fz — суммарное усилие затяжки; Аст — площадь стыка; Ар — перепад давлений между уплотняемой и внешней средой.

Размеры фланцев можно назначать, исходя из статистических данных по фланцевым соединениям в ГТД, работающих при Ар = 0,2...1 МПа, и по уплотнению стыков масляных полостей. При D0 = 100...1300 мм (рис. 15.8, а) для конструкционных сталей и жаропрочных сплавов /фл = (3...5) + 0,025Ло, d * (1,25...2,0)D0; для алюминиевых и магниевых сплавов (литье) *фл = (4...8) + 0,0Ю8Л0, d - (0,65...0,9)*фл, K = D/2 + + (1...3) мм. Расстояние между центрами равномерно расположенных по окружности отверстий принимается равным (5...8)<2. Следует отметить, что этот способ является сложным и дорогостоящим и применяется при особых требованиях к точности расположения деталей.

Для обеспечения надежной герметичности соединения при повышенных давлениях и длительной работе используются специальные уплотнительные элементы. Наибольшее распространение получило уплотнение плоскими прокладками, для которого не требуется тщательная обработка контактирующих поверхностей. Прокладки могут быть мягкими и жесткими (металлическими). Если прокладки являются регулировочными, т. е. не допускается сближение поверхностей, используются только металлические прокладки.

Мягкие прокладки изготавливаются из картона, паронита, фибры, пробки, резины, кожи, пластмасс и других материалов. Чем пластичнее материал прокладки, тем лучше она заполняет неровности на сопрягаемых поверхностях, что способствует повышению герметичности. Условия применения некоторых материалов для прокладок приведены в табл. 15.1.

Жесткие прокладки изготавливаются из металла, когда они работают при высоких температурах или используются для регулировки. Материалом для них является алюминиевая фольга 5 — 0,005...0,2 мм, медная фольга 5 = 0,05...0,09 мм, латунь и т. п. Сопрягаемые поверхности соединения должны иметь неплоскостность под мягкими прокладками порядка 0,025...0,035 мм на каждые 100 мм диаметра, под металлическими — порядка 0,015...0,025 мм, шероховатость поверхности стыков Ra 2,5 мкм — под мягкими, Ra 1,25 мкм — под металлическими прокладками. После разборки соединения мягкие прокладки заменяются на новые, а металлические используются многократно.

Когда прижатие фланцев по торцу не обеспечивает герметичности, применяется уплотнение деформируемыми кольцами круглого сечения, которые закладываются под фаску

Таблица 15.1

Материал

прокладок

Уплотняемая среда

Допустимые значения рабочих параметров

р, МПа

Т, °С

Картон

прокладочный

Вода, нефтепродукты

1

40

Вода, пар, воздух

5

450

г

Паронит

Жидкий и газообразный кислород

0,25

-180...-60

Резина

Вода, воздух

0,6

60

Фторопласт-4

Агрессивные жидкости

—

250

Алюминий АО, АД1

Нефтепродукты, азотная и фосфорная кислоты

-253...150

Латунь Л62

Вода

—

До 250

Медь Ml, М2, М3

Криогенные и нейтральные среды

—

-250...250

(рис. 15.8, б) или в проточку (рис. 15.8, в, г). Площадь сечения проточки должна быть на 10...20% больше площади сечения кольца.

В механизмах, разборка которых не предусмотрена в процессе эксплуатации, уплотнение фланцевых и резьбовых соединений обеспечивается применением герметика, который наносится на стыковые поверхности при окончательной сборке механизмов. Как правило, уплотнения с герметиками применяются в конструкциях без избыточного давления. По физическим и технологическим свойствам герметики подразделяются на самовулканизирующие (тиоколовые, фторокаучуковые, силоксановые, уретановые) и анаэробные, на основе анаэробных смол, полимеризующихся при отсутствии кислорода воздуха.

Тиоколовые герметики (У-ЗОМ, УТ-31 и др.) наносятся на стальные детали и алюминиевые сплавы, не пригодны для меди и латуни. Они отличаются технологичностью и широко используются в машиностроении для уплотнений, работающих в среде нефтепродуктов и слабых кислот в диапазоне температур -40...100°С. Фторокаучуковые герметики (51- Г-1, 51-Г-2 и др.) сочетают высокую термостойкость (до 300 °С) со стойкостью к действию синтетических рабочих жидкостей и топлив, нефтепродуктов и воды. Высокая стоимость ограничивает их применение, например, для поверхностной герметизации топливных отсеков. Анаэробные герметики (125Р, 125Ц, 25В и др.) широко применяются в соединениях трубопроводов, в основном в судостроении. В резьбовых соединениях они резко повышают коэффициент трения (от 0,2 до 0,7), обеспечивая надежное стопорение в условиях вибраций.

Неразъемные металлические конструкции соединений получаются при помощи сварки или пайки места стыка. При этом обеспечивается почти полная герметичность. Такие уплотнения применяются в вакуумной и космической технике. Недостатками этих уплотнений являются невозможность их использования при разнородных материалах соединяемых деталей и обязательное разрушение конструкции при разборке соединения.

Авторы: Самойлов Евгений, Джамай Виктор, Алексеева Наталия, Зезин Николай, Михайлов Юрий, Рощин Григорий