RU2025228C1 - Sealing device for shafts and axles - Google Patents
Sealing device for shafts and axles Download PDFInfo
- Publication number
- RU2025228C1 RU2025228C1 SU5029947A RU2025228C1 RU 2025228 C1 RU2025228 C1 RU 2025228C1 SU 5029947 A SU5029947 A SU 5029947A RU 2025228 C1 RU2025228 C1 RU 2025228C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sealing
- centrifugal
- bush
- sealant
- labyrinth
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Sealing Of Bearings (AREA)
- Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к механическому оборудованию прокатных цехов металлургических заводов. The invention relates to mechanical equipment for rolling shops of metallurgical plants.
Известны герметизирующие устройства, в которых контактно-лабиринтный центробежный герметизатор устанавливается на валу по неподвижной посадке, а герметизирующие кромки взаимодействуют с цилиндрической поверхностью контртела (Кононенко А.П. и Голубов Ю.Н.). Уплотнительные устройства машин и оборудования. Расчет и конструирование. М.: Машиностроение, 1984, 104 с, с.67). Known sealing devices in which the contact-labyrinth centrifugal sealant is mounted on the shaft in a fixed position, and the sealing edges interact with the cylindrical surface of the counterbody (Kononenko A.P. and Golubov Yu.N.). Sealing devices of machinery and equipment. Calculation and design. M.: Engineering, 1984, 104 s, p. 67).
Недостатками таких герметизирующих устройств являются отсутствие возможности регулирования удельного давления в зоне контакта, что приводит к возникновению одинаковых нагрузок на герметизирующие кромки, невозможность использовать такой важной характеристики контактно-лабиринтного центробежного герметизатора, как резервирование, что приводит к ускоренному износу герметизирующих устройств, и следовательно, подшипников качения. The disadvantages of such sealing devices are the inability to control the specific pressure in the contact zone, which leads to the appearance of identical loads on the sealing edges, the inability to use such an important characteristic of the contact-labyrinth centrifugal sealant as redundancy, which leads to accelerated wear of the sealing devices, and therefore bearings rolling.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является герметизирующее устройство ролика ленточного конвейера, включающее контактно-лабиринтный центробежный герметизатор, насаженный на ось ролика посредством втулки, герметизирующие кромки которого взаимодействуют со сменными вставками (втулками), внутренние поверхности которых выполнены коническими с возможностью создания различных удельных давлений в зоне герметизации каждой ГК [2]. The closest to the invention in technical essence and the achieved effect is a sealing device of a conveyor belt roller, including a contact-labyrinth centrifugal sealant, mounted on the roller axis by a sleeve, the sealing edges of which interact with interchangeable inserts (bushings), the inner surfaces of which are conical with the possibility of creating different specific pressures in the sealing zone of each HA [2].
Недостатком такой конструкции является невозможность регулирования удельного давления герметизирующих кромок по мере их износа и появления утечек смазки. The disadvantage of this design is the inability to control the specific pressure of the sealing edges as they wear and grease leaks.
Целью изобретения является обеспечение надежной герметизации за счет создания стабильного удельного давления ГК на уплотнительную втулку и повышение ресурса планетарных ножниц. The aim of the invention is to ensure reliable sealing by creating a stable specific pressure of the HA on the sealing sleeve and increasing the life of planetary scissors.
Это достигается тем, что герметизирующее устройство для валов и осей, содержащее контактно-лабиринтный центробежный герметизатор с герметизирующими кромками, взаимодействующими с конусной полимерной поверхностью уплотняющей втулки, образуя контактный лабиринт. При этом конусная полимерная поверхность уплотняющей втулки наклонена к продольной оси вала под острым углом α = 5...15о.This is achieved by the fact that the sealing device for shafts and axles containing a contact labyrinth centrifugal sealant with sealing edges interacting with the conical polymer surface of the sealing sleeve, forming a contact labyrinth. In this case, the conical polymer surface of the sealing sleeve is inclined to the longitudinal axis of the shaft at an acute angle α = 5 ... 15 about .
Кроме того, оно снабжено компенсаторами износа для регулирования удельного давления в зоне герметизации и вторичным герметизатором, размещенным в выполненном на наружной поверхности уплотняющей втулки кольцевом пазу. In addition, it is equipped with wear compensators for regulating the specific pressure in the sealing zone and a secondary sealant located in the annular groove made on the outer surface of the sealing sleeve.
На фиг. 1 изображено герметизирующее устройство малой режущей головки планетарных ножниц; на фиг.2 - контактно-лабиринтный центробежный герметизатор; на фиг.3 - график интенсивности износа герметизирующих кромок в зависимости от угла наклона внутренней поверхности уплотняющей втулки. In FIG. 1 shows a sealing device for a small cutting head of planetary scissors; figure 2 - contact-labyrinth centrifugal sealant; figure 3 is a graph of the intensity of wear of the sealing edges depending on the angle of inclination of the inner surface of the sealing sleeve.
Герметизирующее устройство состоит из контактно-лабиринтного центробежного герметизатора 1, жестко установленного на валу 2, и уплотняющей втулки 3, смонтированной по подвижной посадке в крышке 4 барабана ножниц. Уплотняющая втулка 3 имеет антифрикционное полимерное покрытие 5, а на наружной ее поверхности установлен вторичный герметизатор - кольцо 6 из эластомера. Между защитной крышкой 7 и уплотняющей втулкой 3 установлены компенсаторы 8 износа. The sealing device consists of a contact-labyrinth
При вращении барабана возникают центробежные силы, которые перемещают массу тела от оси вращения к периферии, к торцовым станкам барабана, вызывая давление масла на эти поверхности. Это давление масла действует и на поверхность контактно-лабиринтного центробежного герметизатора. Причем в статике смазочное масло удерживается от утечки за счет сил упругости эластомерных дисков, которые создают необходимую степень герметизации благодаря осевому перемещению контртела. При вращении барабана удельное давление в зоне герметизации увеличивается за счет центробежных сил, воздействующих на герметизирующие кромки. When the drum rotates, centrifugal forces arise that move the body mass from the axis of rotation to the periphery, to the end machines of the drum, causing oil pressure on these surfaces. This oil pressure also acts on the surface of the contact-labyrinth centrifugal sealant. Moreover, in statics, lubricating oil is kept from leakage due to the elastic forces of the elastomeric disks, which create the necessary degree of sealing due to the axial movement of the counterbody. When the drum rotates, the specific pressure in the sealing zone increases due to centrifugal forces acting on the sealing edges.
Выбор угла наклона α производился на основании того, что при α≅ 5о удельное давление всех герметизирующих кромок вызываются и силами упругости эластомерных дисков и динамическими нагрузками, приводящими к одинаковому их износу и, следовательно, к потере герметизации. А при α≥ 15о резко возрастает интенсивность износа герметизирующих кромок, определяемая аналитической зависимостью
I= K или I=K, где К - коэффициент пропорциональности, зависящий от шероховатости поверхности контртела (для полимерного покрытия К = 0,03); f - коэффициент трения скольжения (резина по полимерному покрытию f = 0,51); q - удельное давление в зоне герметизации; σp - предел прочности на разрыв; t - коэффициент динамической выносливости, принимаемый для резин от 3 до 6; σo - параметр фрикционной выносливости (резина по полимерному покрытию σo= 5,7 даН/см2).The choice of the angle of inclination α was based on the fact that at α≅ 5 о the specific pressure of all sealing edges is caused by both the elastic forces of the elastomeric disks and dynamic loads, which lead to their identical wear and, consequently, to loss of sealing. And when α≥15 about sharply increases the wear rate of the sealing edges, determined by the analytical dependence
I = k or I = K where K is the coefficient of proportionality, depending on the surface roughness of the counterbody (for a polymer coating K = 0.03); f is the coefficient of sliding friction (rubber on the polymer coating f = 0.51); q is the specific pressure in the sealing zone; σ p - tensile strength; t is the dynamic endurance coefficient adopted for rubbers from 3 to 6; σ o - parameter frictional endurance (rubber on a polymer coating σ o = 5.7 daN / cm 2 ).
Ниже приведены вычисления интенсивности износа герметизирующих кромок контактно-лабиринтного центробежного герметизатора из маслостойкой резины:
3
По полученным значениям интенсивности износа герметизирующих кромок построена кривая в зависимости от угла наклона внутренней поверхности уплотняющей втулки. Как видно из графика при α≥15оинтенсивность износа герметизирующих кромок резко возрастает и, тем самым, ограничивается применение конусных поверхностей с углом наклона более 15о.The following are the calculations of the wear rate of the sealing edges of the contact-labyrinth centrifugal sealant made of oil-resistant rubber:
3
Based on the obtained values of the wear intensity of the sealing edges, a curve is constructed depending on the angle of inclination of the inner surface of the sealing sleeve. As can be seen from the graph at α≥15 about the wear rate of the sealing edges increases sharply and, thereby, the use of conical surfaces with an inclination angle of more than 15 about is limited.
При вращении барабанов планетарных ножниц сила массы масла в объеме режущих головок оказывает повышенное (избыточное) давление на герметизирующее устройство. С увеличением скорости вращения барабанов растут и центробежные силы, вызывающие дополнительные удельные нагрузки, повышающие степень герметизации контактно-лабиринтного центробежного герметизатора. В существующих конструкциях герметизирующих устройств (манжеты по ГОСТ 8752-70) удельное давление может быть создано только за счет применения браслетных пружин. During rotation of the drums of planetary scissors, the force of the mass of oil in the volume of the cutting heads exerts increased (excessive) pressure on the sealing device. With an increase in the rotational speed of the drums, centrifugal forces also increase, causing additional specific loads that increase the degree of sealing of the contact-labyrinth centrifugal sealant. In existing designs of sealing devices (cuffs according to GOST 8752-70), specific pressure can be created only through the use of bracelet springs.
Расчет удельного давления, создаваемого в зоне контакта герметизирующего устройства как традиционного (манжета), так и предлагаемого контактно-лабиринтного центробежного герметизатора. The calculation of the specific pressure created in the contact zone of the sealing device as a traditional (cuff), and the proposed contact-maze centrifugal sealant.
Исходные данные: сборочный чертеж барабана планетарных ножниц. Частота вращения электродвигателя - 400 об/мин передаточное число привода 2,67. Initial data: assembly drawing of a drum of planetary scissors. The frequency of rotation of the electric motor is 400 rpm; the gear ratio of the drive is 2.67.
Сила веса масла в объеме режущей головки
C = = = 0,735 тс, или С = 735 кгс. Здесь d торцовая поверхность режущей головки; h - длина картера режущей головки; γ - объемная масса (удельная), равная 0,9 тс/м3.The force of the weight of oil in the volume of the cutting head
C = = = 0.735 tf, or C = 735 kgf. Here d is the end surface of the cutting head; h is the length of the crankcase of the cutting head; γ is the bulk density (specific) of 0.9 tf / m 3 .
Точка приложения центробежной силы (массы масла) при работе ножниц
r = 835, 5 м
Центробежная сила
F
r = 835.5 m
Centrifugal force
F
m=G/g=735/9,81 = 74,92 кгс.с/м,
V = r ω = 0,8355˙15,68 м/с. Здесь
ω = = = 15,68 c-1 где n б - число оборотов барабана, nб = = = 149,8 об/мин Тогда
F
Давление масла на стенки картера
P = h = h, где fк - площадь внутренней поверхности картера
fк= 2 +πrкh= 2,0·785·1,0552+3,14·0,5275·0,935= 3,295 м2 Итак P = +0,9·1,055=5,62 тс/м2 или Р = 0,562 кгс/см2
Давление на торцевую поверхность герметизирующей кромки
Р = р ˙ fг где fг - площадь герметизирующей кромки, воспринимающей давление масла
fг = (D2-d2)=0,785/432-39,62/220,46 см2 Тогда
Р = 0,562˙220,46 = 123,9 кгс.m = G / g = 735 / 9.81 = 74.92 kg.s / m,
V = r ω = 0.8355˙15.68 m / s. Here
ω = = = 15.68 s -1 where n b is the number of revolutions of the drum, n b = = = 149.8 rpm Then
F
Crankcase oil pressure
P = h = h, where f to - the surface area of the crankcase
f to = 2 + πr to h = 2.0 · 785 · 1.055 2 + 3.14 · 0.5275 · 0.935 = 3.295 m 2 So P = + 0.9 · 1,055 = 5.62 tf / m 2 or P = 0.562 kgf / cm 2
Pressure on the end surface of the sealing lip
P = p ˙ f g where f g is the area of the sealing edge, perceiving oil pressure
f g = (D 2 -d 2 ) = 0.785 / 43 2 -39.6 2 / 220.46 cm 2 Then
P = 0.562-220.46 = 123.9 kgf.
Удельное давление, приходящееся на герметизирующую кромку
q = = = 0,917 кгс/см, где Lr = π D = 3,14˙43 = 135 см.Specific Pressure Per Sealing Edge
q = = = 0.917 kgf / cm, where L r = π D = 3.14˙43 = 135 cm.
Итак, давление масла, которое должны удержать герметизирующие кромки, превышает удельное давление, создаваемое браслетной пружиной 0,07...0,1 кгс/см2 более чем в 9 раз.So, the oil pressure that the sealing edges must hold, exceeds the specific pressure created by the bracelet spring of 0.07 ... 0.1 kgf / cm 2 more than 9 times.
Удельное давление, создаваемое герметизирующими кромками контактно-лабиринтного центробежного герметизатора силами упругости материала герметизирующего устройства
q′ = = =2,1 кгс/см Здесь Q - осевая сила, действующая по периметру герметизирующих кромок и равная 50 кгс, α = 10о - угол наклона радиальной поверхности контртела.The specific pressure created by the sealing edges of the contact-labyrinth centrifugal sealant by the elastic forces of the material of the sealing device
q ′ = = = 2.1 kg / cm where Q - an axial force acting along the perimeter sealing edge 50 and equal kgf, α = 10 ° - angle radial surface opposing member.
Сопоставление удельных давлений массы масла на герметизирующие кромки манжеты и контактно-лабиринтной центробежный герметизатор показывает, что предлагаемое герметизирующее устройство обладает более, чем 9-кратным запасом устойчивости против потери герметичности. A comparison of the specific pressures of the mass of oil on the sealing edges of the cuff and the contact-labyrinth centrifugal sealant shows that the proposed sealing device has a more than 9-fold safety margin against loss of tightness.
Предлагаемая конструкция герметизирующего устройства имеет ряд преимуществ: устойчивость против избыточного давления масла регулируется компенсаторами износа; надежная герметизация создается осевым перемещением уплотняющей втулки и контактным лабиринтом; конструкция обладает свойством резервирования, т.е. это свойство обеспечивает вероятность безотказной работы более чем в 1,5 раза; исключаются потери смазочного масла. The proposed design of the sealing device has several advantages: stability against excessive oil pressure is regulated by wear compensators; reliable sealing is created by axial movement of the sealing sleeve and the contact labyrinth; the design has the property of redundancy, i.e. this property provides a probability of failure-free operation by more than 1.5 times; loss of lubricating oil is excluded.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5029947 RU2025228C1 (en) | 1992-02-28 | 1992-02-28 | Sealing device for shafts and axles |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5029947 RU2025228C1 (en) | 1992-02-28 | 1992-02-28 | Sealing device for shafts and axles |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2025228C1 true RU2025228C1 (en) | 1994-12-30 |
Family
ID=21598182
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5029947 RU2025228C1 (en) | 1992-02-28 | 1992-02-28 | Sealing device for shafts and axles |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2025228C1 (en) |
-
1992
- 1992-02-28 RU SU5029947 patent/RU2025228C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 1245515, кл. B 65G 39/09, 1986. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA1056869A (en) | Shaft seal | |
US5137285A (en) | Sealing system for mutually rotating machine parts | |
US4856794A (en) | Oil seal with antirotation ribs | |
US4989883A (en) | Static and dynamic shaft seal assembly | |
US5058905A (en) | Seal | |
US4167860A (en) | Universal joint | |
US4373759A (en) | Bearing assemblies for conveyor rollers fitted with end covers | |
US4629338A (en) | Seal and bearing apparatus for bits | |
US4861172A (en) | Liquid seal for machine parts moving rotationally and axially in relation to one another | |
EP2213913A1 (en) | Sealing device, rolling bearing, and rolling bearing for wheel | |
US4428589A (en) | Dual operating mode seal assembly | |
US4664393A (en) | Sliding-segment boot for plunging mechanical joint | |
US5865678A (en) | Two-piece thrust washer for universal joint | |
US6425837B1 (en) | Power transmission | |
US2411214A (en) | Chain bearing seal | |
US3266269A (en) | Sealing element | |
US4016771A (en) | Mounting for a cone pulley transmission | |
RU2025228C1 (en) | Sealing device for shafts and axles | |
US4317341A (en) | Universal joint | |
US6010409A (en) | Venting constant velocity joint | |
JPS6253374B2 (en) | ||
US10495227B2 (en) | Dynamic seal | |
EP0279127B1 (en) | Telescopic tripot universal joint | |
CA1285970C (en) | Boot restraint for plunging universal joint | |
US4000568A (en) | Bucket dredger |