www.mexanik.ru

ВВЕДЕНИЕ

Уплотнительные устройства (уплотнения) применяют в подвижных и неподвижных соединениях конструкций для разделения сред с различными физическими свойствами и (или) параметрами.

Условия их эксплуатации весьма разнообразны, поскольку трудно назвать область техники, в которой не возникала бы проблема герметизации. Часто именно уплотнения определяют качественные показатели машин, а также допустимые районы их применения. Неверный выбор уплотнений или их низкое качество и неправильная эксплуатация могут привести к отклонениям показателей работы машин, снижению их надежности, большим экономическим потерям.

Уплотнения, как правило, просты по конструкции и имеют малые габариты, но при этом выполняют исключительно ответственные функции. В ряде случаев с помощью простых уплотнительных устройств невозможно достаточно эффективно решить задачу герметизации, поэтому в особо ответственных объектах (например, энергетических установках и аппаратах химических производств) применяют сложные уплотнительные комплексы, которые кроме уплотнений основного назначения включают различные системы (обеспечивающие, аварийные, дублирующие).

Долгое время разработка уплотнений была основана лишь на опыте и интуиции конструкторов, применявших при выборе уплотнений общие методы проектирования деталей машин. В начале XX века номенклатура уплотнительных устройств была ограничена: прокладки для неподвижных соединений, манжеты и сальники для подвижных соединений, диафрагмы для различных воздуходувок, золотниковые и клапанные пары в гидроаппаратуре. Создание новых видов уплотнений всегда связано с появлением машин новых классов. Так, развитие двигателе- и компрессоростроения (появление поршневых ДВС и компрессоров) привело к созданию поршневых колец. Развитие энергетического машиностроения вызвало необходимость разработки динамических бесконтактных уплотнений (главным образом лабиринтных), что позволило значительно повысить частоты вращения валов.

В 1895 — 1900 годах были изобретены торцовые уплотнения, которые начали применять в холодильных компрессорах, центробежных насосах и других машинах лишь в 20-х годах. В это же время появились роторные аксиально-поршневые гидромащины с торцовыми шлицевыми уплотнениями — распределителями.

Качественный скачок в развитии уплотнительной техники связан с созданием маслобензостойких резин на базе синтетических каучуков (эластомеров). Уникальные свойства резины и возможности технологии формования изделий из нее позволили создать многообразные конструкции высокогерметичных, простых, наиболее дешевых и универсальных уплотнений. Самыми универсальными из них являются кольца круглого сечения, широко применяющиеся с 40-х годов во всех областях машиностроения. Для 50-х годов, когда уплотнения новых видов начали широко внедрять в различные отрасли техники, характерны низкий уровень стандартизации, большое число типоразмеров и малый ресурс уплотнений. В целях повышения качества уплотнительных устройств и их рабочих параметров необходимо было разработать научные основы проектирования и стандартизации, изучения закономерностей герметизации машин, выработки научно обоснованных правил эксплуатации.

Значительные трудности, возникшие при разработке теории уплотнительной техники, были связаны с необходимостью комплексного подхода к вопросам, решаемым на стыке нескольких наук. Для уплотнений любого вида необходимо было выявить закономерности физических и химических процессов, происходящих в элементах уплотнений. Механизм уплотнительного действия обычно обусловлен не только механическим взаимодействием контактирующих поверхностей, но и процессами трения в зоне контакта, а также химическими превращениями материала в процессе эксплуатации при контакте с различными средами.

В процессе интенсивных работ по созданию теории уплотнительной техники были разработаны новые конструкции различных уплотнений, а также найдены пути повышения качества существующих уплотнений. Наиболее важными вопросами уплотнительной техники являются комплексный анализ проблем герметизации объектов и выбор оптимальных систем уплотнений объекта в целом.

Для стандартизации и проведения комплексных исследований на базе современной методологии необходимо упорядочить основные понятия и классификацию уплотнений. Координацию исследований в этой области осуществляют научно-технические общества (АSМЕ, SАЕ, АSLЕ в США, ВНRА в Великобритании и др.), которые периодически организуют международные и национальные конференции по уплотнительной технике [67, 97, 101]. Семь аналогичных конференций проведено странами — членами СЭВ [100], периодически проводятся всесоюзные совещания в СССР.

Издано много монографий, в которых рассмотрены конструкции уплотнений отдельных классов [2, 14, 29, 35, 36, 47, 49, 57, 70]. За рубежом систематически выходят справочники и каталоги [98, 99, 103 и др.].

В предлагаемом читателю справочнике освещен практически весь комплекс вопросов уплотнительной техники, начиная с теории и кончая практическими рекомендациями. Справочник содержит сведения о материалах и конструкциях уплотнений, указания по эксплуатации, описание методов проектирования уплотнений и прогнозирования их ресурса. Методическое построение подразделов книги основано на постепенном переходе от рассмотрения принципа действия уплотнений и механизма процессов, происходящих в их элементах к расчетным соотношениям. На основе систематизации многолетнего опыта разработана общая теория уплотнительной техники и предложены критерии оценки качества уплотнений, а также методы распространения результатов частных исследований на типовые зависимости для уплотнений данного вида. Включенные в справочник данные соответствуют действующим стандартам на 01.07.86 г.

Справочник состоит из двух частей. В первой (под общей редакцией Л. А. Кондакова) изложены общие вопросы уплотнительной техники и приведены сведения о наиболее распространенных уплотнительных устройствах общемашиностроительного назначения. Вторая часть (под общей редакцией А. И. Голубева) посвящена преимущественно специальным уплотнениям, предназначенным для эксплуатации в агрессивных, абразивных и двухфазных средах при режимах, характерных для агрегатов энергетических, химических, и других отраслей техники.

Во избежание ошибок при проектировании уплотнений ответственных механизмов авторы полагают уместным напомнить о необходимости экспериментальной проверки созданных конструкций.

Введение и гл. 1 — 3, 5, 6 написаны Л. А. Кондаковым, гл. 4 — В. Б. Овандером, гл. 7 — Б. В. Кармугиным (подразд. 2.3, 4.1, 4.2 и 4.5 — Л. А. Кондаковым совместно с В. Б. Овандером), подразд. 8.1, 8.2, гл. 10, подразд. 11.9 и гл. 12 А. И. Голубевым, подразд. 9.1—9.7 и гл. 13 — В. В. Гордеевым, подразд. 8.3-8.5, 9.8, 9.9 и 11.1—11.8 — Б. А. Фурмановым.

Назад, на страницу описания