СПОСОБ УСТАНОВКИ УПЛОТНИТЕЛЬНЫХ КОЛЕЦ МЕЖДУ КОРПУСОМ И ВАЛОМ Российский патент 2004 года по МПК F16J15/00 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для сборки гидропневмоагрегатов с уплотнительными кольцами радиального сжатия, требующих высокой степени герметичности и надежности уплотнения полостей.

Известен способ установки вала с уплотнительными кольцами, включающий установку уплотнительных колец на вал и перемещение вала с кольцами в отверстии корпуса, имеющего радиальные подводящие отверстия, канавки и проточки [1].

Указанный способ позволяет установить вал с уплотнительными кольцами в отверстие корпуса, но не гарантирует надежность герметизации при больших скоростях установки вала и большом количестве уплотнительных колец из-за возможного срезания колец на радиальных подводящих отверстиях, канавках и проточках в отверстии корпуса.

Наиболее близким к предложенному способу - прототипом является способ установки уплотнительных колец между корпусом и валом [2], включающий установку уплотнительных колец на вал, нанесение смазки на элементы конструкции, установку вала с уплотнительными кольцами в технологическую оправку, в которой выполнено цилиндрическое отверстие, размеры которого соответствуют размерам отверстия корпуса, захолаживание вала совместно с оправкой и корпуса до температуры выше температуры замерзания смазки, но ниже температуры восстановления эластичных свойств материала уплотнительных колец, извлечение вала с уплотнительными кольцами из оправки и его установка в корпус, удаление жидкости из корпуса.

Однако указанный способ не гарантирует целостности уплотнительных колец при установке, т.к. при извлечении вала из оправки смазка с поверхности вала и уплотнительных колец удаляется, поэтому при установке вала в корпус возникает дополнительное поверхностное трение и возможно местное повышение температуры, способствующее восстановлению эластичных свойств материала уплотнительных колец и их срезанию на острых кромках в корпусе, кроме того, требуется повышенное усилие при установке вала в корпус.

Задачей способа установки уплотнительных колец между корпусом и валом является надежное разделение полостей разного давления и предотвращение несанкционированного перетекания рабочей жидкости в гидропневмоагрегатах.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение надежности способа путем предохранения уплотнительных колец от срезания, а также снижение усилия при установке вала с уплотнительными кольцами в корпус за счет введения дополнительного нанесения смазки на наружную поверхность вала и уплотнительных колец перед установкой вала в корпус.

Технический результат достигается тем, что в известном способе установки уплотнительных колец между корпусом и валом, включающем установку уплотнительных колец на вал, нанесение смазки на элементы конструкции, установку вала с уплотнительными кольцами в технологическую оправку, в которой выполнено цилиндрическое отверстие, размеры которого соответствуют размерам отверстия корпуса, захолаживание вала совместно с оправкой и корпуса до температуры выше температуры замерзания смазки, но ниже температуры восстановления эластичных свойств материала уплотнительных колец, извлечение вала с уплотнительными кольцами из оправки и его установка в корпус, удаление жидкости из корпуса в отличие от прототипа после извлечения вала с уплотнительными кольцами из оправки на наружную цилиндрическую поверхность вала и уплотнительные кольца дополнительно наносят смазку, причем температура захолаживания вала с уплотнительными кольцами и температура восстановления эластичных свойств материала уплотнительных колец связаны соотношением

где T₁ - температура захолаживания вала с уплотнительными кольцами;

Т - температура восстановления эластичных свойств материала уплотнительных колец;

С_В - удельная теплоемкость материала вала;

М_В - масса вала;

С_С - удельная теплоемкость смазки;

М_С - масса смазки;

С_К - удельная теплоемкость материала уплотнительных колец;

М_К - масса уплотнительных колец.

Т₃ - начальная температура смазки.

Осуществление заявляемого способа поясняется с помощью графических материалов. На фиг.1 представлен вал с уплотнительными кольцами, на фиг.2 представлен вал с кольцами, помещенный в оправку, на фиг.3 представлен вал с уплотнительными кольцами, установленный в корпус.

Устройства, приведенные на фиг.1-3, включают вал 1 с уплотнительными кольцами 2, технологическую оправку 3 с цилиндрическим отверстием, имеющим такой же диаметр как и отверстие корпуса 4, что обеспечивает установку вала 1 с уплотнительными кольцами 2 в корпус 4, а длину большую, чем расстояние между крайними точками колец 2, максимально разнесенных вдоль оси вала 1, т.к. только при такой длине обеспечивается радиальная деформация всех уплотнительных колец.

Способ осуществляется следующим образом: на вал 1 устанавливают уплотнительные кольца 2 (фиг.1), смазывают кольца 2 и посадочные поверхности вала 1, оправки 3 и корпуса 4 смазкой, заводят вал 1 с кольцами 2 в отверстие оправки 3 (фиг.2), обеспечивая на заходной фаске радиальную деформацию колец 2 в размер отверстия корпуса 4. Затем захолаживают вал 1 с оправкой 3 до температуры Т₁, которая выше температуры замерзания смазки, для устранения эластического восстановления и фиксации радиальной деформации колец 2 после снятия технологической оправки, а корпус 4 захолаживают для устранения нагрева при установке вала. После этого снимают оправку 3 с вала 1 и на наружную цилиндрическую поверхность вала и уплотнительные кольца дополнительно наносят смазку, после чего устанавливают вал 1 с кольцами 2 в отверстие корпуса 4 (фиг.3), после чего производят сушку для удаления жидкости из корпуса.

Известно, что вал с уплотнительными кольцами и оправкой захолаживается до температуры Т₁. Дополнительное нанесение смазки изменяет температуру вала с уплотнительными кольцами. Обозначим температуру поверхности вала и уплотнительных колец после повторного нанесения смазки Т₂. Для того, чтобы предотвратить восстановление эластичных свойств уплотнительных колец и их срезание при установке температура Т₂ должна быть ниже температуры Т (температуры восстановления эластичных свойств материала уплотнительных колец), т.е. для надежного осуществления предложенного способа перед установкой вала с уплотнительными кольцами в корпус необходимо выполнение соотношения

Вместе с тем, принимая, что время после извлечения вала из оправки и до установки вала в корпус мало, можно пренебречь теплопередачей в окружающее пространство и составить согласно [3] уравнение теплового баланса

где С_В - удельная теплоемкость материала вала;

М_В - масса вала;

Т₂ - температура поверхности вала и уплотнительных колец после повторного нанесения смазки;

Т₁ - температура захолаживания вала с уплотнительными кольцами;

С_К - удельная теплоемкость материала уплотнительных колец;

М_К - масса уплотнительных колец;

С_С - удельная теплоемкость смазки;

M_С - масса смазки;

Т₃ - начальная температура смазки.

Преобразуя (2), получим

(С_ВМ_В+С_КМ_К)(T₂-T₁)=С_СМ_С(Т₃-Т₂), откуда

обозначив

за А, получим T₂-T₁=А(T₃-T₂) или

Подставляя (3) в (1), получаем

откуда T₁≤_{(1+А)Т-AТ3 или T1≤Т+А(Т-T3), подставляя значение А, имеем}

где T₁ - температура захолаживания вала с уплотнительными кольцами;

Т - температура восстановления эластичных свойств материала уплотнительных колец;

С_В - удельная теплоемкость материала вала;

М_В - масса вала;

С_С - удельная теплоемкость смазки;

М_С -масса смазки;

С_К - удельная теплоемкость материала уплотнительных колец;

М_К - масса уплотнительных колец.

Т₃ - начальная температура смазки.

Введение дополнительного нанесения смазки на наружную поверхность вала и уплотнительных колец перед установкой вала в корпус при выполнении указанного соотношения температур (4) позволяет гарантировать сохранение уплотнительными кольцами температуры ниже температуры восстановления эластичных свойств материала уплотнительных колец и снижает трение между уплотнительными кольцами и корпусом, что повышает надежность осуществления способа и снижает усилие при установке вала с уплотнительными кольцами в корпус.

Литература:

1. Т.М.Башта. Машиностроительная гидравлика. - М.: Машгиз, 1963 г., с.589-591, фиг.432.

2. Патент РФ №2167353, кл. F 16 J 15/00, 1999 г.

3. В.А.Лободюк, К.П.Рябошапка, О.И.Шулишова. Справочник по элементарной физике. - Киев: Наукова думка, 1978 г., с.162.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для сборки гидропневмоагрегатов с уплотнительными кольцами радиального сжатия, требующих высокой степени герметичности и надежности уплотнения полостей. Способ установки уплотнительных колец между корпусом и валом включает установку уплотнительных колец на вал, нанесение смазки на элементы конструкции, установку вала с уплотнительными кольцами в технологическую оправку, в которой выполнено цилиндрическое отверстие, размеры которого соответствуют размерам отверстия корпуса, захолаживание вала совместно с оправкой и корпуса до температуры выше температуры замерзания смазки, но ниже температуры восстановления эластичных свойств материала уплотнительных колец, извлечение вала с уплотнительными кольцами из оправки и его установка в корпус, удаление жидкости из корпуса. После извлечения вала с уплотнительными кольцами из оправки на наружную цилиндрическую поверхность вала и уплотнительные кольца дополнительно наносят смазку, причем температура захолаживания вала с уплотнительными кольцами и температура восстановления эластичных свойств материала уплотнительных колец связаны соотношением. Изобретение позволяет гарантировать сохранение уплотнительными кольцами температуры ниже температуры восстановления эластичных свойств материала уплотнительных колец и снижает трение между уплотнительными кольцами и корпусом, что повышает надежность осуществления способа и снижает усилие при установке вала с уплотнительными кольцами в корпус. 3 ил.

Способ установки уплотнительных колец между корпусом и валом, включающий установку уплотнительных колец на вал, нанесение смазки на элементы конструкции, установку вала с уплотнительными кольцами в технологическую оправку, в которой выполнено цилиндрическое отверстие, размеры которого соответствуют размерам отверстия корпуса, захолаживание вала совместно с оправкой и корпуса до температуры выше температуры замерзания смазки, но ниже температуры восстановления эластичных свойств материала уплотнительных колец, извлечение вала с уплотнительными кольцами из оправки и его установка в корпус, удаление жидкости из корпуса, отличающийся тем, что после извлечения вала с уплотнительными кольцами из оправки на наружную цилиндрическую поверхность вала и уплотнительные кольца дополнительно наносят смазку, причем температура захолаживания вала с уплотнительными кольцами и температура восстановления эластичных свойств материала уплотнительных колец связаны соотношением

где T₁ -температура захолаживания вала с уплотнительными кольцами;

Т - температура восстановления эластичных свойств материала уплотнительных колец;

С_В - удельная теплоемкость материала вала;

М_В - масса вала;

С_С - удельная теплоемкость смазки;

М_c - масса смазки;

С_К - удельная теплоемкость материала уплотнительных колец;

М_К - масса уплотнительных колец.

t₃ - начальная температура смазки.