Коммерческие объявления города Аргуна

Наиболее распространенным типом подвижного уплотнения штока является манжетное. Наборные сальники с поджимом гай­кой встречаются очень редко (фирма КОНИ, рис. 86, в). Среди манжет выделяется конструкция втулочного типа с несколькими маслосъемными кромками, так называемая манжета «мульти-лип» (см. рис. 5, 86 и 91), получившая широкое применение с 40-х годов в США (фирма Делько). Это уплотнение сочетает свойство обычной манжеты счищать масло со штока со свойствами лаби­ринтного уплотнения, что приводит к последовательному пони­жению рабочего давления в камерах расширения и повышению герметичности системы. Простота конструкции и технологии из­готовления манжет «мульти-лип» при сравнительно высокой на­дежности и долговечности гарантирует их применение и в буду­щем. Вследствие указанных качеств манжету используют в каче­стве основного, а в большинстве зарубежных конструкций аморти­заторов и единственного уплотнительного элемента штока. По­следнее, однако, не всегда оправдано, так как один конструктив­ный элемент в тяжелых эксплуатационных условиях оказывается функционально перегруженным.

Условия работы основной манжеты штока зависят от следую­щих основных факторов:

1) чистоты и вида покрытия поверхности штока, влияющих на величину коэффициента трения (обычно 11—12-й класс чи­стоты по хрому);

2) натяга манжеты на шток; натяг обусловливает давление на поверхности контакта и определенную силу трения;

3) поджима манжеты пружиной, удерживающей манжету в обойме; поджим обусловливает дополнительное давление на поверхностях контакта;

4) давления в резервуаре, которое действует аналогично дав­лению пружины и связано с нагревом амортизатора и повыше­нием давления воздуха;

5) воздействия амортизаторной жидкости (набухание), к ко­торой манжета должна иметь минимальную чувствительность;

6) тепловой напряженности, которая изменяет физико-механи­ческие свойства резины, способствует ее старению и разрушению;

7) гидравлического действия горячей струи жидкости, выте­кающей через зазор между направляющей и штоком, которое ускоряет старение и износ;

8) образования продольных рисок на уплотняющих кромках, вызываемых продуктами износа деталей амортизатора и другими механическими примесями;

9) попадания в амортизатор извне инородных частиц, кото­рые действуют аналогично продуктам износа (связано с дорожными условиями);

10) изменения со временем физико-механических свойств ре­зины, приводящего к ослаблению ее сопротивления воздействую­щим факторам, и т. п.

Борьба с вредным влиянием большинства указанных факторов является основным содержанием работы по увеличению надеж­ности узла уплотнения штока, определяющего долговечность всей конструкции.

Материалом для манжет служит масло-тепло-морозостойкая резина средней твердости (60—75 по Шору). Применяемая в оте­чественных амортизаторах резиновая смесь ИРП-1100 обладает сравнительно высокими физико-механическими свойствами: сопро­тивление разрыву стр = 100 кГ/см2 ± 10; относительное удлине­ние 200—400%; остаточное удлинение не более 12%; температура хрупкости [24] — 44° С.

К отрицательным свойствам всех эластичных материалов от­носится релаксация вследствие продолжительного действия на­грузки. Это приводит к тому, что начальное давление на контакт­ной поверхности манжеты, вызванное предварительным натягом, постепенно уменьшается независимо от ее формы. В большинстве существующих конструкций это свойство учитывают соответствую­щим подбором диаметров штока йш и внутреннего отверстия ман­жеты йм. Разность этих диаметров составляет 1—2 мм и обуслов­ливает некоторый относительный натяг ев, который является наи­более объективным параметром оценки данного сопряжения с уче­том допускаемых технологических отклонений размера йм:

‘• = ^аЁГ!- <178>

Величина напряжения растяжения ав = гвЕ на внутреннем диаметре манжеты зависит от твердости резины и величины ев — при малых ев = 5-5-10% модуль упругости Е = 25ч-50 кПсм* и ств < 0,05сГр.

Зависимость между ав (гв) и удельной силой трения о шток Ртр = £Р (Ртр — максимальная сила трения, 5 — площадь

Поверхности, прилегающей к штоку) позволяет определить до­пустимые пределы увеличения ев с учетом других конструктив­ных размеров (рис. 88). Зная величину контактного давления

Рис. 88. Схема действующих на манжету сил и деформаций манжеты штока: А — поперечное сеченне манжеты; б — ра­диальное сечение манжеты при ее надевании на тток (показано штриховой линией); / —манжета; 2 — шток; — 02 — 20®; = = 25-і-35°; а2 = 1,54-2,5 мм

Между поверхностями манжеты и штока рм, можно определить силу нормального давления N и силу Ртр — /Л/- (/ — коэффициент трения), а также величину давления рабочей среды, герметизируе­мой в резервуаре: рв ^ рм.

Выделив в поперечной плоскости сечения участок штока, ог­раниченный малым углом йа, найдем /? = Р йа учитывая, что длина площадки вдоль оси штока приближенно равна сумме вы­сот 2 Л выступов гребешков манжеты, определим рм — —

——^—, так как с/5 = 0,5

Лщ. 2лА

Величина N = рм8 = рм лйш Л Л, следовательно,

Ртр = —— 5^- = /р*. (179)

Для конкретизации расчетной модели напряженного состояния манжеты штока в радиальном сечении выделяется два основных элемента (рис. 88, б): маслосъемные кромки, которые испытывают сложные объемные деформации, и основной резиновый блок
с трапециевидным сечением, который подвергается главным обра­зом растяжению (при отсутствии значительного обжатия ман­жеты по наружному диаметру).

Рис. 89. Характер увеличения силы трения манжеты о шток при увели­чении относительного натяга е„ (по данным испытаний в амортизаторах автомобиля «Москвич»)

Заметим, что с увеличением натяга по внутреннему диаметру удлинение манжеты по наружному диаметру возрастает. При этом в большей мере деформируются маслосъемные кромки, а силы 7? и Ртр возрастают непропорционально усилию натяга манжеты на шток (рис. 89). Можно считать, что при растяжении основного резинового блока (трапециевидного сечения) соз­дается сила Р, пропорциональ­ная интегралу напряжений ов по площади сечения; тогда вы­ражение для Р с учетом геомет­рических соотношений и объем­ного закона Гука можно пред­ставить в следующем виде:

Р 0,33££ {е’вН + гнН +

+ У евенннх (180)

Где е„ = ш0,—^^ м%, . —относительный

Натяг резинового блока по диаметру (1М1 [-1 — коэффициент Пуассона (для резины |х = = 0,45-5-0,5);

(и йМ1 — конструктивные размеры манжеты (см. рис. 88, 90 и табл. 13); ен — относительное удлинение резины манжеты по наружному диаметру Д* при надевании ее на шток (е„ = 0,25ев); кф — коэффициент формы, учитывающий деформа­ции сжатия маслосъемных гребешков (кф •< < 1; в расчетах принимается кф = 0,9).

Расчеты показывают, что сила Р вызывает начальное давление рм = 1,5-т-З кПсм2 (без учета возможного обжима по наружному диаметру).

Усилие пружины, поджимающей манжету, подбирается из условия сохранения силового контакта между манжетой и торцом обоймы:

Рпр — 1,5 ч — 2 Р тр,

Где Ртр — максимальная сила трения между манжетой и штоком (без смазки).

Конструктивные размеры манжет штоков Параметры Амортизаторы МКЗ моделей 402 (407) 408* 164 130 130 • Йц = 50 мм Ош в ММ 12 12 16 19 19 24 Йм » » 11,1 10,9 15,1 18,1 17,6 23,1 Ли * * М1 12,5 12,8 17,1 20,1 20,0 25,1 Ом » » 24 24 35 38 38 46 °’м » » 24,4 21,5 35,4 38,5 38,6 46,6 Н » » 8,0 8,4 11 11 12,5 16 #! » » 3,8 3,5 4,5 4,0 6 9,0 Ь » » 3,7 3,6 8,9 8,9 9,0 10,4 Лх » » 1,8 2,0 2,0 2,0 2,4 2,5 Лд "■ /ід 0,75 0,8 1,2 1,2 1,9 1,3 5 в см2 1,25 1,35 2,2 2,63 3,7 4,8 Бм в смг 3,4 3,4 7,6 8,5 8,5 12,1 * Модернизированная манжета (см. рис. 90).

От силы Рпр пружины возникают давления: на площади 5*=^;

Р

Рис. 90. Радиальное сечение модер­низированной манжеты штока

0,785 фм—йш) имеем рх=-^- и на штоке (по радиусу саль­ника) р’м = дрх, где коэффици­ент, зависящий от конструкции и свойств материала манжеты (внут­реннее трение, жесткость, угол Р и т. п.; <7 = 0,4-г-0,8).

Найдем максимальную силу пружины:

О

5 Я*

Пр гпах

1-2/?

Из формулы следует, что с уве­личением силы Рпр одновременно увеличивается сила трения между манжетой и штоком. Эта законо­мерность подтверждается опытами. Вместе с тем несимметрич­ность маслосъемных кромок манжеты (в радиальном сечении, см. рис. 88) обусловливает продольное перераспределение контактных

Напряжений между прилегающими к штоку поверхностями, в ре­зультате чего при растяжении амортизатора сила трения Ртр0 при отдаче всегда больше силы трения Ртрс при сжатии.

Млн цикла!

Рис. 91. Зависимость долговечности манжет от величины относительного натяга на шток (по данным испытаний амортизаторов авто­мобиля «Москвич-407»)

На основании приведенных данных можно спроектировать ман­жету, но оценить износостойкость и определить долговечность манжет штока телескопических амортизаторов в эксплуатацион­ных условиях, пользуясь аналитическими методами, затрудни­тельно. Поэтому основным £в°/0 способом решения вопроса является опытная провер­ка натурных образцов манжет.

5 N.

В инженерной практи­ке износ трущихся деталей оценивают линейным /; или весовым 10 износами [27] по величине пути трения:

^ ЬсрЬт И 1а = Ур1ь

Где I — толщина (высота) изношенного материала;

Ьт — путь трения (в стендовых условиях требуется ш1п 5-10 М), вм — вес изношенного материала;

Ур = объемный вес изношенного материала;

I ^ Ьср

£ Кр — средняя площадь контакта.

Долговечность манжеты можно повысить, снижая коэффициент трения / (за счет рецептуры резины и введения смазки) и увели­чивая относительный натяг е„. Это следует из последних формул и подтверждается испытаниями, выполненными на МКЗ (рис. 91). В качестве примера можно привести также повышение срока служ­бы узла уплотнения амортизаторов автомобиля ЗИЛ-130 на 30— 50% с увеличением относительного натяга ев = 4-^6% до ев = = 7-5-9%.

Рассмотрим другие изменения конструкции узла уплотнения, направленные на увеличение его надежности (рис. 92).

Лучшими являются узлы уплотнения амортизаторов автомо­билей «Москвич», которые отличаются центрированием (базиро­ванием) обоймы основной манжеты штока по направляющей штока и ослаблением действия перечисленных выше вредных факторов.

Рис. 92. Конструкции узлов уплотнения штоков телескопических амортиза­торов:

12 А 11 10 Г)

А — автомобилей «Москвич-402» и «Москвич-407»; б — автомобилей ЗИЛ-164, ЗИЛ-157 и др.; в —модернизированного автомобиля ЗИЛ-164; г —типовая конструкция (новые амортизаторы автомобилей ЗИЛ, «Москвич* и ГАЗ); А — дренажные риски глубиной до 0,1 мм, <30°; / — гайка резервуара; 2 — прокладка; 3 — фетровый или поропласто — вый сальник (смазывающий элемент); 4 — обойма маижеты штока; 5 — манжета штока; 6 — шайба; 7 — пружина; 8 — уплотнительное кольцо резервуара; 9 — направляющая с фаской на торце для улучшения дренажа газа; 10 — шток; // — защитно-уплотнитель­ное кольцо; 12 — резервуар; 13 — грязезащитная манжета; 14 — обойма грязезащитной

Манжеты

Рис. 92. Конструкции узлов уплотнения штоков телескопических амортиза­торов:

12 А 11 10 Г)

А — автомобилей «Москвич-402» и «Москвич-407»; б — автомобилей ЗИЛ-164, ЗИЛ-157 и др.; в —модернизированного автомобиля ЗИЛ-164; г —типовая конструкция (новые амортизаторы автомобилей ЗИЛ, «Москвич* и ГАЗ); А — дренажные риски глубиной до 0,1 мм, <30°; / — гайка резервуара; 2 — прокладка; 3 — фетровый или поропласто — вый сальник (смазывающий элемент); 4 — обойма маижеты штока; 5 — манжета штока; 6 — шайба; 7 — пружина; 8 — уплотнительное кольцо резервуара; 9 — направляющая с фаской на торце для улучшения дренажа газа; 10 — шток; // — защитно-уплотнитель­ное кольцо; 12 — резервуар; 13 — грязезащитная манжета; 14 — обойма грязезащитной

Маижеты

Резиновые круглые кольца обеспечивают сравнительно высокую герметизацию. Предварительное диаметральное сжатие материала составляет обычно не более 20% общего и создает только началь­ное контактное давление, которое увеличивается вследствие пере-

Рис. 94. Конструкции поршневого узла н уплотнения амортизаторов: 50 мм; резиновое О

Кольцо; б — йц = 30 мм, пластмассовое разрезное кольцо из фторопласта 4 или 3 (автомобиль «Москвич-408»)

А)

Дачи на кольцо рабочего давления (рис. 95). В продольном направ­лении О-кольца устанавливают, как правило, свободно. Размеры канавок и колец, а также допускаемых отклонений выбирают

Р £ 50нГ/смг —

Р>100кГ/смг

А)

Рис. 95. Кольцевое уплотнение:

А — схема работы кольцевого уплотнения при увеличении давления; б — конструкция кольцевого уплотнения с защитными шайбами, препятствующими выдавливанию резины

В зазор и закусыванию при р > 100 ат

По известным рекомендациям [37]. Однако всегда приходится учитывать свойства резины: усадку, набухание, релаксацию и т. п.

Применение для уплотнения поршней современных амортиза­торов автомобильного типа дорогостоящих металлических колец не является оправданным, так как их преимущества — возмож­
ность работы при высокой температурной напряженности (250° С и более) и больших скоростях колебаний в данном случае не исполь­зуются. Заметим также, что уплотнительная способность чугун­ных колец при малых скоростях поршня (рп ^ 20 см/сек) суще­ственно ниже, чем при высоких скоростях, когда уплотнение зазора в амортизаторе менее необходимо.