76: Расчёт торцевого уплотнения

Считается, что поверхность трения вращающегося и неподвижного ко-

лей установлена строго перпендикулярно и концентрично к оси вращения

вала, и что эти поверхности абсолютно плоские. Наличие в зазоре пары тре-

ния уплотняемой жидкости, находящейся под действием перепада давления

(Р – Ро) (где –;–), приводит к возникновению расклинивающей силы R, дей-ствующей на аксиально-подвижную втулку.

Эпюра распределения давления в щели имеет вид трапеции: падение давле-

ния происходит по линейному закону. Тогда среднее давление в щели определяется

как полусумма рабочего давления и давление на выходе из щели Рср, Па

Рср= Р+Р0/2, где Р-рабочие давление

Р0- барометрическое давление и оно Ро= 0, то

Рср=Р/2

Заметим что, определение среднего давления в щели между контакти-

рующими кольцами по данной формуле вносит некоторую ошибку.

В центробежных насосах для нефтепродуктов диаметры рабочих колес ко-

леблются от 50 до 150 мм, а ширина контактной поверхности b составляет примерно 5 мм. Ошибка составляет 1,4…3,8%, чем практически можно пренебречь.

kр – коэффициент разгрузки

Коэффициент разгрузки оказывает влияние на конструкцию торцового

уплотнения. При kp ≥ 1 торцовое уплотнение считают неразгруженным, а при kp < 1 – разгруженным.

При дальнейшем снижении коэффициента разгрузки (kp<0,5) расклини-

вающая сила оказывается преобладающей и стремится отжать аксиально-

подвижное кольцо, что приводит к нарушению герметичности в паре трения. В разгруженных торцовых уплотнениях нефтяных центробежных насосов рекомендуется удельное давление в паре трения принимать в пределах 5…7 кгс/см2 при давлениях уплотняемой жидкости 25…30 кгс/см2

При конструировании уплотнении и их расчете существенное значение

имеет выбор поверхности трения, то есть ширины b уплотнительных поясков рабочих колец. С уменьшением значения b снижается выделение тепла. В то же время утечка через уплотнение практически не зависит от радиальной ширины уплотнительной поверхности колец. Применяемые на практике значения ширины кольца b находятся в пределах 2…10 мм, а для нефтяных насосов с диаметром валов от 40 мм до 100 мм – 3,5…6 мм.