«Конструирование уплотнительных соединений рэа с использованием резиновых уплотнений».
Реализация уплотнительных соединений в различных конструкциях РЭА производится с использованием резиновых уплотнений.
Широкое распространение различных резинотехничных изделий связано с особенностями характеристик данного изделия и уникальностью свойств резины.
Резинотехничные изделия наиболее удобно подходят в качестве уплотнителей, манжет, мембран и других деталей подобного рода. Одним из основных преимуществ резинотехничных изделий применяемых при конструировании РЭА является их долговечность. Она обусловлена упругими свойствами резины и её способностью к востоновлению после напряжения.
Резинотехничные изделия наиболее удобны для уплотнений различного рода соединений по причине их отличных геометрических свойств. Они позволяют добиться требуемой герметизации соединения в условиях агрессивной среды и при различных давлениях. Их используют для защиты соединения от попадания влаги и пыли.
Применение таких резинотехничных изделий, как мембраны, часто используются в качестве чувствительных преобразующих элементов, давление в перемещение и наоборот.
Относительная дешевизна резины позволяет широко использовать их в различных конструкциях РЭА.
«Уплотнительное соединение кольцевыми прокладками прямоугольного сечения».
Наиболее простой и широко распространенной конструкцией уплотнителей неподвижных соединений являются прокладки квадратного и прямоугольного сечения. Правильное использование такого рода уплотнителей предусматривает их применение при деформации осевого сжатия соединения. Применение таких прокладок в условиях радиального сжатия, нерационально из-за трудности монтажа. Существуют следующие варианты конструктивного исполнения уплотнительного соединения.
4. 6. Соединения с закрытыми гнездами.
3. Соединение с открытым гнездом.
5. 7. соединения с полуоткрытыми гнездами.
Конструкция соединения с открытым гнездом могут применяться для герметизации сравнительно низких давлений.
Конструкция соединения с полузакрытым и закрытым гнездом применяются для герметизации давлений с деформационно-прочностными параметрами соединений.
«Расчет соединения с открытым гнездом».
Для создания необходимого контакта и устойчивости прокладки необходимо обеспечить ее осевую деформацию.
Осевая деформация резиновой прокладки определяется:
Пределы осевой деформации сжатия выбираются с учетом продолжительности работы прокладки и состоит:
15%
35%
Обеспечение заданного предела деформации зависит от соотношения допуска на изготовление прокладки и гнезда.
Если высота прокладки h0 изготовлена с допуском ± С, то необходимая для обеспечения заданной деформации, номинального значения высоты h и допустимые отклонения от нее определяются из следующих соотношений:
1
2
Ширина гнезда необходимого для установки прокладки, рассчитывается из условия постоянства объема резины при деформации:
3
Созданные при деформации прокладки напряжения:
4
Формула (4) справедливо в случае сжатия резины с применением смазки опорных поверхностей – сжатие при сухом трении приводит к возникновению дополнительной деформации двухосевого растяжения в направлении перпендикулярном нагружению, а по опорным поверхностям возникает деформация сдвига.
Вертикальная ось уплотнений сохраняет свое положение только при условии:
При другом соотношении уплотнитель потеряет устойчивость еще при монтаже.
Расчет соотношений между напряжением и деформацией для такого сложного напряженного состояния затруднено, для практичных целей условно заменяют сложно напряженные состояния простым сжатием с учетом коэффициентом формы. Коэффициент формы Ф представляет собой отношение опорной поверхности уплотнителя к его полной боковой поверхности и для кольцевой прокладки прямоугольного сечения:
5
В этом случае приведенный модуль упругости с учетом коэффициента формы и условий трения на опорных поверхностях будет определятся:
6
-
коэффициент трения резины о металл.
С учетом (5) и (6) в выражение для расчета напряжения при сжатии кольцевой прокладки:
7
Нагрузка в этом случае для деформации прокладки будет определятся:
8
S – поверхность нагружения прокладки
Будет определятся:
С учетом значения
нагрузка будет
определятся:
9
Прокладка устанавливается в открытом гнезде, работает по принципу потери устойчивости при действии избыточного давления среды. Сопротивление резины изгибу резины невелико, следовательно, устойчивость прокладки теряется тогда, когда действие избыточного давления на внутренние поверхности прокладки создают критичную нагрузку превышающую силу трения по опорных поверхностям. Величина герметизирующего давления в соединении с открытым гнездом зависит от условий трения по опорным поверхностям. Чем выше коэффициент трения модуль резины (справочная величина для каждого вида резины), больше ширина и меньше высота прокладки, тем ниже значение герметизируемого давления. Этим объясняется применение такого рода соединения таких и широких прокладок и высокомодульных резин.
В ряде случаев, на опорные поверхности наносится резиновый клей, который обеспечивает повышенную устойчивость прокладки. Но соединение становится неразборным.