Торцовые уплотнения и его элементы

Качество  заготовок, используемых для изготовления вращающихся втулок, должно соответствовать техническим условиям (ГОСТ 8479-57) на поковки из углеродистой и легированной стали.

Обработанные  торцовые трущиеся поверхности вращающихся втулок уплотнения не должны иметь раковин, вмятин, трещин задиров и других пороков, обнаруживаемых невооруженным глазом. При изготовлении вращающейся втулки из стали 20 с наплавкой стеллита ВЗК или сормайта № I (наплавку выполняют в соответствии с инструкцией Гипронефтемаша) толщина наплавленного слоя окончательно обработанной детали должна составлять 3 мм. Неплоскостность поверхности рабочего торца должна быть не более 0,6 мк, а чистота поверхности не ниже 12 класса.

Чтобы вращающаяся  втулка по мере износа могла без  заеданий свободно перемещаться в осевом направлении и самоустанавливаться, ее поверхность, соприкасающуюся с резиновым уплотнительным кольцом, выполняют полированной. Кроме того, к ней предъявляется жесткое требование в отношении ее перпендикулярности (отклонение от перпендикулярности допускается не более 0,02 мм) к рабочему торцу вращающейся втулки. Соблюдение этого требования обеспечивает хорошую центровку вращающейся втулки, что способствует хорошему контакту ее трущегося торца с ответным торцом неподвижной втулки торцового уплотнения.

Наибольшие  трудности, с которыми сталкиваются при изготовлении вращающихся втулок, возникают при обработке торцовых трущихся поверхностей. Высокая геометрическая точность (плоскостность) и чистота этих поверхностей достигаются соответствующей последовательностью механической обработки и контролем. В основном эта обработка сводится к притирке (рабочих торцов вращающихся втулок), которую производят с соблюдением последовательности технологического процесса.

Притирку  контактирующих пар рабочих втулок проводят механически на специальных притирочных (лапинговочных) станках или вручную на притирочных плитах.

Механической притиркой  удается получить очень высокую  точность не только по качеству чистоты поверхности, по что не менее важно, исключительную плоскостность притираемой поверхности. Кроме того, очевидна высокая производительность указанного способа притирки.

Притирка вручную представляет собой очень трудоемкий, непроизводительный и дорогостоящий процесс.

Однако в случае применения специальной технологии ручной притирки можно получить достаточно удовлетворительные результаты.

К неподвижным  рабочим втулкам предъявляются  аналогичные требования. Качество заготовок  для неподвижных втулок, изготовляемых из бронзы, должны соответствовать ГОСТ 613—50 на отливки из бронзы, а из углеграфита — техническим условиям ФМ.7.687000ТУ завода «Электроугли» на графит 2П-1000.

Неплоскостность поверхности рабочего торца неподвижной втулки не должна превышать 0,6 мк, а чистота поверхности должна быть не ниже 12 класса. Строго соблюдая перпендикулярность и параллельность посадочных мест, соприкасающихся с резиновым уплотнительным кольцом, по отношению к плоскости контакта (рабочего торца), можно обеспечить хорошую центровку и самоустанавливаемость втулки, что будет способствовать надежному контакту трущихся пар.

Неподвижные уплотнительные втулки из углеграфита  обрабатывают на токарных станках с последующей притиркой рабочих корцов. При токарной обработке применяют резцы с острыми углами между гранями. Обточку выполняют таким образом, чтобы резец не выходил за кромку изделия, так как при его выходе обычно происходит скалывание углеграфита. Пропитку углеграфитовых втулок различными смолами или гальваническое покрытие медью наружных поверхностей этих втулок проводят после иx токарной обработки. После пропитки или покрытия рабочий торец неподвижной втулки притирают для создания первоначальной герметичности пары трения, чтобы обеспечить в дальнейшем ее быструю приработку. От качества притирки пары втулок зависит время их приработки. Чем качественнее притирка рабочих торцов пары трения, тем быстрее происходит ее приработка и тем меньше неполадок при пуске и эксплуатации уплотнения.

Притирку  углеграфитовых втулок уплотнения можно  выполнять как на притирочных станках, так и вручную.

 

МАШИННЫЙ  СПОСОБ ПРИТИРКИ

 

В настоящее время отечественные заводы не выпускают плоскопритирочных станков, специально предназначенных для механической притирки рабочих плоскостей трущихся пар торцовых уплотнений. Наиболее пригодным станком для этих целей является модернизированный плоскопритирочный станок С-15 завода «Фрезер». Этот станок предназначен для одно- и двухсторонней притирки плоских деталей, а также для правки плоских чугунных и стеклянных притиров. На станке С-15 можно обрабатывать (притирать) втулки торцового уплотнения, изготовленные из углеродистых и нержавеющих сталей, специальных сплавов и керамики. [При обработке применяют чугунные плиты. На станке С-15 предусмотрены две скорости вращения плиты-притира: 15 и 30 об/мин. Предварительную притирку рекомендуется выполнять на большей скорости, окончательную — на меньшей. Величина удельного давления для плоской притирки выбирается таким образом, чтобы не происходило дробления зерен абразива. В противном случае, на поверхности притира и детали появляются царапины. Оптимальное удельное давление для предварительной притирки не должно превышать 2 кГ/см². Окончательную притирку следует проводить три удельном давлении 0,6—0,8 кГ/см². Следует иметь в виду, что от выбора смазки зависит качество и чистота притираемой поверхности.

Не рекомендуется применять слишком «жидкую» или слишком «густую» смазку, так как первая сокращает производительность притирки и засаливает притир, а вторая может привести к появлению рисок и царапин как на притире, так и на самой обрабатываемой детали. Исследования, проведенные в лаборатории механической обработки и сборки ВНИИгидромаш, показали, что лучшей смазкой является керосин с растворенным в нем стеарином (2% по весу).

Другой способ смазки – нанесение куском стеарина нескольких штрихов на плите-притире перед доводкой.

Производительность и  качество притирки в значительной степени зависят также и от правильного выбора абразивного материала.

Рис. 46. Притирочная станок

А- общий вид; б- притирочная  плита

 

В качестве материала  абразива для доводки нержавеющих  сталей и твердых сплавов типа «хастеллой» и «стеллит» следует применять белый электрокорунд. При этом рекомендуется использовать чугунные притиры, твердость которых по Бринеллю составляет НВ 140.

Углеграфитовые и пластмассовые  уплотнительные втулки нельзя притирать на станке С-15.

На английской фирме  «Flexibox», известной по производству торцовых уплотнений, операцию по доводке  рабочих плоскостей контактирующих пар трения торцового уплотнения выполняют на лапинговочных (притирочных) машинах конструкции и изготовления той же фирмы. На этих машинах можно получить исключительно высокую точность притирки как по плоскостности (до 1 световой волны), так и по чистоте поверхности (до 2 микродюймов) при высокой производительности притирки.

Данные машины предназначены  для притирки уплотнительных рабочих втулок торцового уплотнения, выполненных из металлических и неметаллических материалов различной твердости, включая твердые сплавы и углеграфиты.

Фирма «Flexibox» выпускает  притирочные машины нескольких марок, различающиеся только габаритными размерами и количеством одновременно обрабатываемых на них деталей. У машины марки IV диаметр притирочной плиты 533 мм, а у машины марки V – 686 мм. На рис. 46 показан лапинговочный станом, а также притирочная плита с держателями и притирочными кольцами.

Детали, подвергаемые притирке, устанавливают в держатели, представляющие собой перфорированные пластиковые диски. Держатели вместе с обрабатываемыми деталями помещают в разрезные металлические кольцеобразные притиры, которые устанавливают на круглой притирочной плите. При вращении притирочной плиты детали, держатели и притиры вращаются за счет разности окружных скоростей и трения о притирочную плиту. Плита и притиры выполнены из мелкозернистого чугуна.

Равномерность износа всей поверхности притирочной плиты (сохранение ее плоскостности) обеспечивается прижимным роликом и пружиной. Прижимное усилие ролика действует только на один из кольцевых притиров, на котором он установлен. При отсутствии нагрузки на кольцевой притир выработка рабочей поверхности притирочной плиты была бы неравномерной (плита приняла бы вогнутую форму). Под действием нагрузки плита выравнивается и поверхность ее становится плоской. Поверхность плиты разделена радиальными полосами на ряд секторов, что способствует ссыпанию отработанного абразива с притираемой поверхностью детали.

Притирочный состав состоит из суспензии абразивного порошка в масле. Металлические кольцеобразные притиры распределяют этот состав по плите равномерно.

В табл. 5 приведены технические характеристики притирочных машин марок IV и V фирмы «Flexibox».

	Марки машин
	IV	V
Максимальный диаметр  детали, мм . . . . . . . . . . . . Количество деталей  при одной загрузке, шт . . . . . Длина, мм . . . . . . . . . . . . . . Ширина, мм . . . . . . . . . . . . . Высота, мм: общая. . . . . . . . . . . . . . . верхняя точка стола. . . Вес, кг . . . . . . . . . . . . . . . . . .	19; 33; 38; 57; 73; 92; 196   99; 57; 42; 21; 12; 6; 3 158 84   173 95 508	25; 50; 76; 101; 127; 263   174; 48; 21; 12; 6; 3 173 99   173 95 612

Привод притирочных  машин осуществляется с помощью  электродвигателей, работающих от сети трехфазного переменного тока. Каждая машина снабжена двумя электродвигателями. Один электродвигатель приводит во вращение притирочную плиту, а другой –  смеситель машины.

Управление машиной  автоматизировано. На контрольном щите машины установлены автоматический таймер (реле времени), регулирующий продолжительность  операции, и сигнальные лампы, которые  регламентируют время обработки  притираемых деталей.

Для предотвращения попадания грязи и других инородных тел на притирочную плиту на столе машины предусмотрен пластмассовый колпак. Указанные машины просты и надежны в эксплуатации и для их обслуживания не требуется персонал высокой квалификации.

 

Рис. 47. Окончательная  обработка рабочих втулок торцовых уплотнений фирмы "Torishima"

1. шлифование; 2- механическая притирка; 3- проверка на плите; 4- контроль интерференционной плиткой.

Японская фирма «Torishima» притирку рабочих плоскостей втулок торцовых уплотнений производит также механическим способом на притирочных станках аналогичной конструкции. Каждую деталь перед установкой на станок предварительно шлифуют на плоскошлифовальном станке. После этого ее подвергают механической притирке с последующей ручной доводкой на вафельной притирочной плите. На рис. 47 показана последовательность окончательной обработки рабочих торцов трущихся пар деталей торцового уплотнения, проводимой этой фирмой.

 

ПРИТИРКА ВРУЧНУЮ

 

Так как отечественные  предприятия изготовляют уплотнения пока незначительными партиями, то притирку деталей выполняют в основном вручную.

По данным ВНИИгидромаша  для ручной притирки рекомендуется  иметь не менее трех плит, чтобы  периодически по мере необходимости  их взаимно притирать. Рекомендуемый  размер плит: квадратных – 300×300 мм, круглых – диаметром 300 мм. Плиты большего размера применять не следует, так как их притирка затруднена. В случае притирки чугунных плит применяют порошок марки М7 со смазкой керосином с 2%-ным содержанием стеарина, а в случае притирки стеклянных плит – порошки марок М14-M28 со смазкой водой.

По тем же данным для  ручной притирки деталей торцовых уплотнений из различных материалов желательно иметь три чугунные и три стеклянные плиты. Последние не корродируют и обладают повышенной износостойкостью по сравнению с чугунными. Однако они не могут конкурировать с чугунными плитами, если требуемая точность притирки в отношении плоскостности не должна превышать 0,6 мк. Следовательно, для получения хорошей плоскостности (0,3 мк) притираемой поверхности предварительную притирку целесообразно выполнять на стеклянных плитах, а окончательную – на чугунных.

Металлические втулки притирают  сначала на стеклянных плитах, а затем на чугунных при использовании порошка М7 со смазкой керосином, содержащим 2% стеарина, или водой.

Втулки торцовых уплотнений, изготовленные из керамики или фторопласта-4 без наполнителя и с наполнителем (стеклопорошок), притирают только на стеклянных плитах.

При этом в качестве смазки соответственно применяют воду, содержащую абразивный порошок (белый электрокорунд) или мыло.

Твердые сплавы притирают  алмазным порошком на стеклянных плитах.