Манжетное уплотнение и способ его изготовления

 

(72) Авторы изобретения

M. А. Исаев и Ю. М. Голубев (71) Заявитель (54 ) ИАНЖЕТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ И CflGCOF

ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Изобретение относится к уплотнительной технике. .Известна уплотняющая манжета с рабочей кромкой, охватывающей с натягом вращающийся нереверсивный вал. Рабочая кромка манжеты выполнена в виде винтового уплотнения. Его последний виток, считая со стороны уплотняемой полости, выполнен замкнутым Cl 3

Однако винтовой рельеф рабочей кромки манжеты препятствует попаданию смаз. ки в зону контакта манжеты и вала, что приводит к быстрому выходу иэ строя уплотнения.

Известен способ финишной обработки валов, используемых в уплотнительных соединениях. В этом случе íà поверхности вала образуются микронеровности высотой 1,25-0,2 мкм, расположенные го по винтовой линии. На обработанный вал надевают эластичную манжету (2 )

Однако при вращении вала такое расположение микронеровностей способствует механическому разрушению эластичной манжеты, что приводит к быстрому выходу иэ строя уплотнения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является манжетное уплотнение, включающее "пару трения" преимущественно для уплотнений вращательного движения, одна из контактных поверхностей которой выполнена с рельефом в виде наклонных ромбических в основании усеченных пирамид. Расположены пирамиды на поверхности несколькими ступенями, симметрично относительно продольной оси. Передние грани пирамиды приблизительно перпендикулярны ее основанию, а противоположные наклонны к нему и образуют с контактной поверхностью ответной детали клиновый зазор, сужающийся к верхнему основанию. На кольцевом участке контактной поверхности со стороны уплотняемой полости рельеф выполнен в виде призм.

3 916169

Основаниями призм служат равнобедренные треугольники, обращенные к уплотняемой среде сторонами, равными большей диагонали ромбических поверхностей основного рельефа (3 ) . S

Недостатком известной пары трения является малый срок службы и низкая эксплуатационная надежность. Объясняется это следующими причинами, В процессе работы уплотнения передние cpa- >o ни пирамид рельефа манжеты, работая как осевой винтовой насос, засасывают в уплотнение иэ окружающей среды твердые частицы, которые, попав в уплотнение, увеличивают момент трения между рабочей кромкой манжеты и валом и способствуют быстрому износу манжеты.

Известен способ финишной обработки валов, используемых в радиальных ман- жетных уплотнениях, заключающийся в обработке поверхности контакта вала обкатыванием или выглаживанием с Ilo дачей инструмента вдоль оси вала и установке на вал радиальной манжеты/43?S

Недостатком известного способа является то, что на поверхности вала после такой обработки, остаются микронеровности, расположенные по винтовой линии. Это является результатом 30 наложения двух движений, а именно вращательного движения вала и поступательного перемешения инструмента вдоль оси вала ° Такой профиль поверхности вала приводит к еще большему усилению з насосного эффекта, создаваемого манжетой, увеличивающему попадание твердых частиц из окружающей среды в зону контакта и к интенсификации процесса износа. 40

Кроме того, гребешки микронеровностей вала при контакте с рабочей кромкой манжеты внедряются в нее и при вращении вала разрушают материал манжеты. Наряду с интенсивным износом

45 манжеты и вала в процессе работы уплотнения повышается температура в зоне контакта, что ведет к потере рабо" чей кромкой манжеты эластичных свойств образованию трещин и быстрому выходу иэ строя пары трения.

Целью изобретения является повышение срока службы и эксплуатационной надежности уплотнения.

Поставленная цель достигается тем, 5 что рельеф выполнен на поверхнос ти контакта вала в виде сопряженных между собой кольцевых замкнутых микрока4 навок глубиной, равной высоте микронеровностей исходной поверхности вала, и шагом, равным 0,3 ширины поверхности контакта манжеты.

Способ изготовления манжетного уплотнения, заключающийся в обработке поверхности контакта вала обкатыванием или выглаживанием с подачей инструмента вдоль оси вала и установке на вал радиальной манжеты характеризуется тем, что подачу инструмента осуществляют при постоянном упругом контакте между поверхностью вала и деформирующим элементом цискретно на величину шага микроканавок после достижения ими заданной глубины, На фиг. 1 изображено описываемое манжетное уплотнение; на фиг. 2 узел 1 на фиг. 1; на фиг. 3 — схема способа обработки вала.

Радиально-манжетное уплотнение содержит манжету 1 с браслетной пружиной 2 и вал 3, установленные s корпусе 4. На валу в месте контакта его рабочей кромкой манжеты имеются сопряженные между собой кольцевые замкнутые микроканавки 5. Глубина микроканавок берется равной высоте микронеровностей исходной поверхности вала в пределах R 1,25 - R 0,2 мкм, При увеличении глубины наблюдается перенак-. леп металла и его усталостное разрушение, а при меньшей глубине остаются следы исходных микронеровностей. l1àã принимают равным 0,3 ширины поверхности контакта манжеты, чтобы рабочая кромка перекрывала не менее трех микроканавок для обеспечения уплотняющего эффекта.

Между соседними микроканавками имеются смазочные каналы 6, образованные при осевой подаче инструмента, глубина которых в 4-5 раз меньше, чем глубина кольцевой канавки.

Уплотнение работает следующим образом.

При вращении вала 3, радиальная манжета изолирует корпус 4 со смазывающей жидкостью от окружающей среды, а смазочные каналы 6 способствуют проникновению смазывающей жидкости в уплотнение, предотвращая сухое трение.

Кромка манжеты, поджатая браслетной пружиной 2 к валу 3, обтекает кольцевые микроканавки 5, что еще больше усиливает уплотняющий эффект. Благодаря тому, что кольцевые канавки расположены в плоскости, перпендикуляр5 976169 6 ной оси вращения вала, насосного эф- ных свойств в д чение лительного врефекта при работе уплотнения не обра- мени. зуется.

Способ финишной обработки вала для данного манжетного уплотнения Фор у

Фо м ла изобретения осуществляется следующим образом.

Вал 3 закрепляют в патроне 7 токар- 1. Манжетное упло плотнение включающее

7 ного станка. Инструмент 8 закрепляют вал, пару тре A ния с на из поверхностей в резцедержателе 9. Валу сообщают вра- контакта которои, выполнена р нена с ельефом, щательное движение. Поперечной подаче 10 о т л и ч а ю щ е е с я тем что, с

t резцедержателя инструмент поджимают к целью повыше р ения с ока службы и экспповерхности вала. После того, как на луатационной ад н ежности уплотнения, валу образуется канавка заданнон глу- рельеф выполнен на пове хности контакР бины, инструмент дискретно перемещают та вала в виде с р и е соп яженных между собой в Ьль оси вала на величину подачи S 15 кольцевых замкну Р тых мик оканавок, глувд при этом образуются смазочные каналы. бина которых равна высоте p p

° оте мик онеровДалее цикл повторяют пока не будет об- ностей исходной поверхности вала, а работана вся контактная поверхность шаг - 0,3 ширины и ины поверхности контакта вала. Дискретная подача обеспечивает манжеты. получение замкнутых. микроканалов коль-20 2. Способ б изготовления манжетного нения заключающийся в обработцевои формы, перпендикулярных оси spa- уплотнения, за л щ " щения вала со смазочными каналами меж- |ке поверхности ко

t и контакта вала обкатыду соседними микроканавками, что пре- ванием или выт-лажива аживанием с подачей дотвращает преждевременныи износ ман- инструмента вдол ль оси вала и установркеты и попадание твердых частиц в уп- 2$ ке на вал радиал иальной манжеты,. о т л ич а ю шийся тем, что, с целью о1отнение. сл жбы и эксплуатаци

Ширина контактной поверхности ва- повышения срока службы и эксплу ла равна сумме ширины рабочей кромки оннои надежности упл и плотнения, подачу манжеты при контакте ее с валом и ве- инструмента осущ ествляют при постоянличины возможных осевых перемещений щ ном упругом контакте Яу нтакте меж у поверхносвала в корпусе при работе уплотняемо- тью вала и дефор Ру щ о ми ющим элементом го узла. Осевые перемещения вала про- дискретно на вел У личин шага микроканаисходят из-за зазоров, получающихся вок после достиже остижения ими заданной глупри сборке устройств. Режимы обработ- бины. ки зависят от диаметра вала в месте контакта его с рабочей кромкой манже- Источники информации, ты и от физико"механических своиств принятые во внимание р имание и и экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР материала вала.

6 15/54 1966

Технико-экономическая эффективность 11 234070, кл. f 1 J 5/5 1 9 изобретения состоит в. том, что QHo 4O 2. Шнеидер ней е й. Г. Чистовая обработобеспечивает повышение срока службы ка металлов д лов авлением. М., Машгиз, и эксплуатационной надежности уплот- 1963, с. с. 19 п. 2. нения и уплотняемого узла. Объясняет- 3. Патент СССР У 504513, ся это с одной стороны уменьшением кл F 16 J 15/32, 1973 (прототип )

4, Папшев Д. Й Отделочно-.упрочизноса манжеты, с другой стороны умень- 4> няющая обработка поверхностным пластишение температуры в зоне контакта ман« жеты и вала и, как следствие, сохра- ческ м деф р р ким ефо ми ованием. М., "Мяомнонением рабочей кромкой манжеты эластич строе е 97 т ение" 1978 с. 7 (прототип).