Опоры качения в тяжелых режимах эксплуатации - Комиссар А.Г.
Скачать (прямая ссылка):
В рабочем режиме при вращении вала после достижения расчетной частоты вращения (рис. 34, а, п ~ птах) грузики под действием центробежной силы инерции сжимают пружины, одновременно перемещая стакан с коль-
112
Герметизация и смазывание опор качения
цом 4 и раскрывая стык между уплотнительными кольцами. Плавное нарушение контакта в процессе начала вращения и роста скорости, сопровождающееся поэтапным уменьшением силы давления пружин, устранением контактного давления, образованием зазора е, обеспечивает минимизацию утечки и износа уплотнительных колец на промежуточных режимах.
Стояночное уплотнение с аэродинамическим приводом отличается тем, что отключение контактной пары осуществляется за счет тяги воздушного винта (вентилятора), на ступице которого укреплено одно из уплотнительных колец.
На рис. 34, б показан пример установки аэродинамического стояночного уплотнения в опору качения. Опора состоит из подшипника 2, вала корпуса 3 и лабиринтной крышки 4. В торце крышки запрессовано уплотнительное кольцо 5. Второй элемент контактной пары — внутренний торец проточки на лабиринтной втулке 7, которая свободно «плавает» по валу в осевом направлении и зафиксирована шпонкой 10 в тангенциальном. На периферии втулки установлены лопасти воздушного винта 6.
В статическом режиме (верхняя часть рис. 34, б, п = 0) пружина 9 поджимает втулку 7 к уплотнитель ному кольцу 5, обеспечивая стабильный контакт в паре. При вращении вала лопасти воздушного винта развивают аэродинамическую силу, направленную против силы натяжения пружины, в результате чего втулка перемещается вдоль вала, образуя зазор е. Герметизация в динамическом режиме осуществляется лабиринтным уплотнением, образованным крышкой 4 и втулкой 7. Эластичный кожух 8 герметизирует зону расположения пружины 9 и зазор в сопряжении втулки 7 и вала 1.
Поток воздуха от лопастей можно использовать для охлаждения корпуса подшипникового узла. Однако мощность, необходимая для обеспечения эффективного тепло-отвода, во много раз превышает энергетические затраты на систему отключения стояночного уплотнения. Если опора не нуждается в охлаждении, вместо лопаток сложного профиля применяют плоские прямоугольные пластины.
Аэродинамическая сила прямо пропорциональна квадрату частоты вращения, поэтому процесс включе-
Герметизация подшипниковых опор
ИЗ
ния-отключения имеет плавный характер, следовательно, утечки и износ в зоне контакта на промежуточных режимах минимальны. Кроме того, аэродинамическое стояночное уплотнение имеет следующие преимущества по сравнению с центробежным:
возможность комбинации с системой охлаждения, что в ряде случаев позволяет упростить конструкцию опоры качения в целом;
возможность его применения в условиях действия инерционных сил (в опорах вибраторов, планетарных механизмов и др.), которые дестабилизируют работу центробежных уплотнений;
меньшее число взаимно перемещающихся вспомогательных деталей, что определяет более высокую надежность конструкции.
Стояночная манжета. Стояночные уплотнения с использованием центробежных сил для отвода эластичной рабочей кромки манжеты от шейки вала компактны и недороги. Их применение ограничено вследствие легкости губки, неспособности выдерживать высокие давления и ограниченных температурных возможностей резины, которая является основным материалом манжет. При невысоких скоростях с целью обеспечения необходимой величины центробежной силы губки стояночной манжеты утяжеляют свинцовой дробью.
Подшипниковый узел, изображенный на рис. 35, а, оснащен уплотнительным устройством, включающим крышку 2, закрепленную на корпусе 9, и стояночную резино-армированную манжету 3, зажатую гайкой 4 на валу /. В статическом режиме (верхняя часть рис. 35, af п = 0) рабочая кромка манжеты 8 плотно обжимает цилиндрический выступ на крышке, предотвращая загрязнение масляной полости опоры (утечка смазочного материала предотвращается щелевым уплотнением, образованным крышкой и шейкой вала). При вращении вала тяжелая рабочая кромка под действием центробежных сил отгибает эластичную ножку 5, образуя зазор е. Винтовая канавка 6, выполненная на поверхности манжеты, предохраняет масляную полость от загрязнения в режиме вращения.
Манжета аналогичной формы может быть изготовлена не только из резины, но и из пластмассы, например из фторопласта-4. При этом для достижения необходимой
114
Герметизация и смазывание опор качения
1
упругости вводят дополнительный металлический элемент — волнообразную кольцевую пружину 7.
При аксиальном исполнении (рис. 35, б) с ростом окружной скорости увеличивается наружный диаметр стояночной манжеты, ее периферийная часть, растягиваясь, увлекает за собой рабочую кромку 3; в результате ширина манжеты уменьшается, й губка 2 отходит от торца крышки I1 размыкая стык контактной пары.
Комбинированные уплотнительные устройства. Эти устройства состоят из бесконтактных и контактных уплотнений, что позволяет использовать преимущества обоих типов.
Комбинированные устройства обладают высокой эффективностью (обеспечивается в первую очередь контактной частью) и повышенной долговечностью (бесконтактная часть улучшает условия работы изнашиваемых элементов контактной).
