Ущільнення нерухомих з'єднань

Ущільнення

Ущільнення — технологічна операція отримання герметичного чи у певній мірі захищеного з'єднання деталей чи вузлів машин або апаратів.

Види ущільнень нерухомих з'єднань

Листові прокладки

Для забезпечення герметичності, плоскі стики найчастіше ущільнюють листовими прокладками з пружного матеріалу. Як правило, на прокладках ставлять кришки резервуарів,які місять масло, що працюють під тиском або вакуумом, фланці трубопроводів і т. д. На м'яких прокладках збирають також частини корпусів механічних передач (у тих випадках, коли немає необхідності витримувати точне взаємне розташування частин.

Прокладки з м'яких матеріалів

Прокладки з м'яких матеріалів після одноразового користування підлягають заміні. З'єднання, які рідко розбираються ущільнюють матеріалами, які в стиках розплющуються, а саме: бавовняною ниткою, провареної в олії;гумовими нитками і шнурами; просаленними азбестовими шнурами; дротом зі свинцю, алюмінію або відпаленої червоної міді. Останні два способи застосовують для з'єднань, що працюють при високих температурах.

Прокладки з м'яких матеріалів застосовують для з'єднань, які стягуються болтами, шпильками і т. д., коли прокладка при затягуванні піддається тільки стисканню.

Армовані прокладки

Армовані прокладки

Армовані прокладки складаються з пружного матеріалу (гуми, пластику, азбесту і т. д.), укладеного в оболонку з м'якогометалу (міді, латуні). Різновиди таких прокладок показані на рис.1-6.

Ущільнення штуцера

На рис. 2 показаний приклад застосування армованої прокладки для ущільнення штуцера. Прокладки такого типу можуть бути використані декілька разів.

Види матеріалів

Матеріал для прокладок вибирають залежно від умов роботи, величини тиску, температурного режиму. Для ущільнення з'єднань загального призначення найчастіше застосовують прокладочний папір товщиною 0,05-0,15 мм, кабельний папір (папір,просочений бакелітом або іншими синтетичними смолами), прокладочний картон товщиною 0,5-1,5 мм і т.д. Найкращими властивостями володіють прокладки з синтетичних матеріалів типу поліхлорвінілу і політрифторетилену.

Жорсткі прокладки

У машинобудуванні нерідко виникає завдання ущільнення стиків типу «метал по металу» з дотриманням точного взаємного розташування деталей,які з'єднуються. Такий, наприклад, випадок з'єднання частин корпусів, що містять опори ковзання або кочення і т.д. Завдання ущільнення, таких жорстких стиків вирішується декількома способами. Нерозбірні і з'єднання ,які рідко розбирають, ущільнюють герметиками ,наприклад бакелітом, суриком, рідким склом і т.д.

Способи ущільнення

Герметики випускаються у вигляді паст і лаків. Їх наносять на ущільнюючі поверхні поливом, пензлем або шпателем. Стійка, герметизуюча плівка утворюється в середньому через п'ять-шість діб. Для сполук, що працюють при особливо високих температурах, застосовують силоксанові емалі , що витримують температуру до 800 ° С. При затягуванні надлишок герметика видавлюється; на стику залишається тонка плівка (товщиною в кілька мікронів або сотих часток міліметра), практично не впливає на точність взаємного розташування деталей.Особливо точні роз'ємні стики типу «метал по металу» ущільнюють шляхом тонкої площинної обробки - притиранням або шабруванням. Притирання - трудомісткий і дорогий процес, тому її застосовують для особливо відповідальних стиків. Останнім часом процес притирання механізуються. У деяких випадках притирання можна замінити продуктивними методами чистового стругання і чистового фрезерування.Притиранню піддаються поверхні, які попередньо начисто оброблені струганням широкими різцями, тонким фрезеруванням або шліфуванням. Притирку виробляють на плитах з чавуну або спеціального скла (пірексу) з точно обробленими площинами. Виріб притискають до притирки, якій надають колоподібний рух невеликої амплітуди. Шабрування відбувається зазвичай у такій послідовності. Спочатку шабрують по плитах одну площину роз'єму до отримання двох-п'яти плям контакту на 1 см2. Пришабрену по плиті площину покривають тонким шаром фарби (блакить), встановлюють на неї стискувану деталь, легкими колоподібними рухами наносять на неї фарбу і видаляють сліди фарби. Цю операцію проводять багато разів до отримання необхідної точності прилягання. Шабрування є досить трудомістким процесом і в серійному виробництві застосовується рідко.

Промисловість випускає широкий асортимент герметиків, призначених для роботи в різноманітних з'єднаннях. До їх числа відносяться:

1) герметик У-З0М на основі тіоколового каучуку; масло-, бензо- і водостійкий, відрізняється високою газонепроникністю, діапазон робочих температур від -50 до 130 ° С; адгезія до металу висока;

2) герметик ВТУР на основі тіоколу з дінзоціанатом; масло-, бензо- і водостійкий, відрізняється високою газонепроникністю, діапазон робочих температур від -50 до 130 ° С; адгезія до металу висока;

3 ) герметик ВГХ-180 - фенол формальдегідних смол з натуральним каучуком;масло-і водостійкий; діапазон робочих температур від -50 до 130 ° С; висока адгезія до металу, під дією бензину і гасу набухає;

4) герметик 5Ф-13 - фтор каучук з епоксидної смолою ЕД-б; бензо-, масло- і водостійкий; діапазон робочих температур від -50 до 200 ° С; адгезія до металу невисока;

5) герметики ВІКСІНТ У-1-18, ВМТ-1 на основі полісілоксанів; масло- і водостійкі; теплостійкість до 300 ° С; в бензині і гасі набухає; адгезія до металу невисока.

Ущільнення фланців

На рисунку показані способи ущільнення циліндричних фланців, наприклад фланців корпусних деталей.

Ущільнення фланців

На рисунку 1 зображено найпростіше ущільнення м'якою прокладкою злистового матеріалу. Решта ущільнення на рисунку відносяться до ущільнень сполук типу «метал по металу». На рис. 2-6 показані ущільнення шнуром із пружного матеріалу (гуми, пластиків),що встановлюються в виточку на торці фланця або корпусу. Подібні торцеві ущільнення примушують розносити кріпильні болти в радіальному напрямку і збільшувати тим самим радіальні розміри фланця; торцеві ущільнення з канавками в тілі фланця, крім того, послаблюють фланець.

Манжетні ущільнення

У цьому відношенні краще кутові ущільнення рис. 7-14. Найбільш зручні конструкції, в яких ущільнюючий шнур заводиться в виточку в тілі фланця, складаючи з нимпри монтажі одне ціле рис. 8, 9, 11, 12, 14.

Ущільнення на рис. 10,11,14 розраховані на підвищений тиск. На рис. 15-18 показані ущільнення з торцевим затягуванням шнура,встановленого в кільцевому просторі між фланцем і корпусом. Уконструкції на рис. 15 існує небезпека видавлювання прокладки з кільцевої канавки. Ця конструкція вимагає застосування жорстких ущільнюючих прокладок. На рис. 19-21 зображені радіальні ущільнення: шнур закладають у кільцеву виточку в центруючі пояску фланця або корпусу; ущільнення здійснюється в результаті радіальної деформації шнура приустановці фланця. Найбільш зручні з монтажу конструкції, в яких шнур встановлюють у виточку у фланці. У конструкції на рис. 21 канавка під шнур виконана похилою, що надає ущільненню манжетні властивість. Наведені на рис. 22-24 застосовуються на великогабаритних фланцях, ущільнення манжетного типу. На рис. 1,2 показані манжетні ущільнення стику трубопроводів.

Ущільнення різьбових з'єднань

Ущільнення різьбових з'єднань

Способи ущільнень різьбових з'єднань

На рисунку зображені способи ущільнення різьбових з'єднань великого діаметру кільцевими прокладками і шнурами. З огляду на те, що при загортанні цих сполук прокладки піддаються зусиллю зсуву, матеріал прокладок повинен володіти підвищеною твердістю. На рис. 1-6 показані способи кутового ущільнення шнуром, що укладаєтьсяу кільцеву виточку в гайці; на рис. 7-11 - способи ущільнення торцевої затягуванням шнура в замкнутому кільцевому просторі між гайкою ікорпусом; на рис. 12-15 - способи радіального ущільнення за допомогою шнура, що укладається в кільцеву виточку в гайці або в корпусі.

Ущільнення вкрутних деталей

Найпростіший спосіб ущільнення вкрутних деталей (штуцерів, пробок) - змазування витків різьби герметиками. Однак при цьомуспособі важко відгвинчувати деталі внаслідок «прилипання» герметика до різьби після деякого періоду експлуатації. У конструкції на рис. 1 прокладка піддана дії повної сили затягування. Щоб виключити роздавленню прокладки, її необхідно виконувати з твердого або напівтвердого матеріалу, армувати або обмежувати силу затягування. У конструкції на рис. 2 прокладка укладена у замкнутий кільцевий простір, утворений виточкою в корпусі. Матеріал прокладки може текти тільки у бік різьблення, що покращує умови ущільнення.

Ущільнення деталей тугими прокладками

У конструкції на рис. 3-5 ущільнення досягається в результаті деформації прокладки при затягуванні деталі на жорсткий торець до відмови і визначається різницею висот прокладки і канавки під прокладку. На рис. 6,7 наведені способи ущільнення з внутрішнього торця деталі.Як і в попередніх випадках, затягування виконують до упору торця деталі в корпус. У конструкції на рис. 7 прокладка встановлена в замкнутому кільцевому просторі і не може бути видавлена при затягуванні, як у конструкції на рис. 6. Затягування деталі можливе або на прокладку, або нажорсткий торець; в останньому випадку обсяг кільцевого простору має бути більше обсягу прокладки. Сила ущільнення визначається різницею висоти прокладки і висоти кільцевого простору (при повному затягуванню деталі). У конструкції на рис.8 прокладка розташована в радіальній канавці на хвостовику деталі і при затягуванні вільно переміщається відносно корпусу. Сила ущільнення визначається величиною виступу прокладки з канавки ввільному стані.

Ущільнення циліндричних поверхонь

Ущільнення циліндричних поверхонь(зєднання штока з поршнем)

Циліндричні з'єднання, що збираються на посадках з натягом, як правило, не мають потреби в ущільненні; натяг сам по собі надійно ущільнює з'єднання навіть при значному перепаді тиску. У з'єднаннях поршнів з штоками ущільнення досягають або установкою торцевих прокладок рис. 1,2, або установкою кілець із пружного матеріалу на циліндричних поверхнях з'єднання рис. 3. При ущільненні вертикальних валів для уникнення просочування назовні олії з ущільненої порожнини через зазором між валом і втулкою, втягуючий шариковий підшипник, розпірну втулку ущільнюють торцевими прокладками рис. 1,2 або кільцями з пружногоматеріалу, встановленими на циліндричній

Ущільнення циліндричних поверхонь(вертикальний вал)

поверхні вала на ділянці сполучення вала з втулкою рис.3. Кільцями ущільнюють інші частиниз'єднання, коли немає можливості застосувати торцеві прокладки.

Ущільнення легкозмінних кришок

Ущільнення легкознімних відкидних кришок

Ущільнення легкознімних кришок, наприклад кришок оглядових люків,відкидних дверцят, що встановлюються на петлях, шарнірах і т. д., має деякі особливості. Сила притиснення в цьому випадку зазвичай невелика; затягування (особливо у відкидних дверцят) нерівномірне. Такі кришки зазвичайущільнюють товстими прокладками з м'яких матеріалів(м'якої гуми, пластиків, пробки). Для зручності користування прокладку зміцнюють на одній з з'єднуючих деталей вулканізацією, на клею або механічними способами. Способи ущільнення легкознімних кришок представлені на рисунку. У конструкціях на рис. 1,2 ущільнення досягається товстою прокладкою з м'якої гуми. У конструкції на рис. 3, 4 прокладку кріплять на корпусі. Для збільшення надійності ущільнення кришки забезпечені гребінцем, який у круглих деталей виконують загостренням, а у фігурних литих кришок - литтям у кокіль. У конструкціях на рис.5 – 8 ущільнення здійснюється гумовим шнуром,який заводять в торцеві або бічні канавки. На рис. 9, 10 зображені штамповані кришки. У цьому випадку прокладки кріплять в приварному ранті кришки. На рис. 11, 12 показані ущільнення підвищеної пружності, що складаються з кільцевої гумової трубки, наповненої повітрям під тиском.