RU2210017C2

RU2210017C2 - Rotary shaft-fixed bushing joint sealing device

Info

Publication number: RU2210017C2
Application number: RU2001129831/06A
Authority: RU
Inventors: Э.Я. Долгачёв; В.И. Лозовой; Н.Т. Жердицкий; Н.Н. Жердицка; Н.Н. Жердицкая
Original assignee: Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)
Priority date: 2001-11-05
Filing date: 2001-11-05
Publication date: 2003-08-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: proposed sealing device contains sealing rings installed in labyrinth grooves of shaft. Split sealing rings are made in form of half-rings made of porous powder material. Rings are interference-fitted in labyrinth grooves in bushing and on end face surfaces of shaft grooves. Rings are installed with clearance on cylindrical surface of shaft. Interference in bushing is greater than that on end face surface of shaft grooves. EFFECT: improved reliability of device. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства, где используются механизмы и узлы с герметизирующими устройствами, например на автобусах с гидромеханическими передачами (ГМП). Качество, надежность и долговечность герметизирующих устройств зависит от совершенства конструкции и используемых материалов для их изготовления. The invention relates to the field of mechanical engineering and can be used in all sectors of the economy where mechanisms and components with sealing devices are used, for example, on buses with hydromechanical transmissions (GMF). The quality, reliability and durability of sealing devices depends on the perfection of the design and the materials used for their manufacture.

Известна конструкция герметизирующего устройства сопряжения вращающийся вал - неподвижная втулка. (Ремонт гидромеханических передач. Денисов А.Н., Кокушкин А. В. Автомобильный транспорт, 5, 1998, с.38). Герметичность этого сопряжения обеспечивается тремя лабиринтными секциями, устроенными на первичном валу. Каждая секция представляет собой лабиринт в виде двух канавок, в которых свободно размещены уплотнительные самопружинящие кольца, изготовленные из чугуна. Между этими секциями прокачивается масло под давлением 0,55. ..0,7 МПа. Герметичность достигается за счет контакта самопружинящихся уплотнительных колец с неподвижной втулкой и небольших зазоров между торцевыми поверхностями канавок и уплотнительных колец. A known design of a sealing device for coupling a rotating shaft is a stationary sleeve. (Repair of hydromechanical gears. Denisov A.N., Kokushkin A.V. Automobile transport, 5, 1998, p. 38). The tightness of this pairing is provided by three labyrinth sections arranged on the input shaft. Each section is a labyrinth in the form of two grooves in which self-springing rings made of cast iron are freely placed. Between these sections oil is pumped under a pressure of 0.55. ..0.7 MPa. Tightness is achieved due to the contact of the self-springing sealing rings with the stationary sleeve and small gaps between the end surfaces of the grooves and the sealing rings.

При вращении первичного вала ГМП разрезные уплотнительные кольца не обеспечивают надлежащего неподвижного контакта с втулкой и проворачиваются относительно нее за счет их контакта с валом в момент переключения передач. Вследствие этого протекает интенсивный износ канавок, уплотнительных колец и втулки в местах контакта с кольцами. Из-за нарушения герметичности при эксплуатации ухудшается работа ГМП в части переключения передач и величины наката автобуса, требуется замена уплотнительных колец, вала и втулки через каждые 30...35 тыс. км пробега. When the GMF primary shaft rotates, split O-rings do not provide proper fixed contact with the sleeve and are rotated relative to it due to their contact with the shaft at the time of gear shifting. As a result of this, intensive wear of the grooves, o-rings, and sleeve occurs at the points of contact with the rings. Due to a leak in the operation, the operation of the GMF is deteriorating in terms of gear shifting and the amount of rolling of the bus, it is necessary to replace the sealing rings, shaft and bushing every 30 ... 35 thousand km

В качестве прототипа предлагаемой конструкции уплотнения сопряжения вращающийся вал - неподвижная втулка выбрана конструкция торцового уплотнения (патент 2146023, бюл. 6, 2000), содержащая корпус, вал, невращающееся и вращающееся уплотнительные кольца, контактирующие между собой по плоской поверхности трения, причем на поверхности трения вращающегося кольца выполнена кольцевая канавка, соединенная каналами с коническими, радиально расположенными полостями, со стороны основания эти полости обращены вершинами наружу и сообщены ими с уплотняемой полостью, которые разделены шариками посредством пластинчатых пружин. As a prototype of the proposed design of the coupling seal rotating shaft - fixed sleeve selected mechanical seal design (patent 2146023, bull. 6, 2000), containing a housing, shaft, non-rotating and rotating sealing rings in contact with each other on a flat friction surface, and on the friction surface of the rotating ring, an annular groove is made, connected by channels with conical, radially located cavities; from the base side, these cavities face outward with their vertices and communicate with them my cavity, which are separated by balls by means of leaf springs.

Недостатки принятого прототипа следующие: относительная сложность конструкции, невозможность использования этой конструкции без переделки для обеспечения уплотнения в нескольких секциях вращающегося вала. The disadvantages of the adopted prototype are the following: the relative complexity of the design, the inability to use this design without alteration to ensure compaction in several sections of the rotating shaft.

Задачей настоящего изобретения является повышение безремонтного ресурса работы герметизирующего устройства, повышение долговечности и качества уплотнения, снижение интенсивности износа всех элементов уплотнения за счет создания бесконтактных сопряжений между ними. The objective of the present invention is to increase the maintenance-free life of the sealing device, increase the durability and quality of the seal, reduce the wear rate of all seal elements by creating contactless mates between them.

Эта задача решается предложенной новой конструкцией уплотнения, представляющего собой герметизирующее устройство, содержащее неподвижную втулку с установленными в ней уплотнительными полукольцами и вращающимся валом, сопрягающимся с полукольцами своими лабиринтными канавками. Полукольца изготовлены из пористого порошкового материала, при монтаже устанавливаются с натягом во втулке и по торцевым поверхностям канавок, а по цилиндрической поверхности вала - с зазором, величина натяга полуколец во втулке должна быть больше, чем в лабиринтных канавках для обеспечения их неподвижности в процессе приработки и дальнейшей эксплуатации. После приработки полуколец и торцевых поверхностей лабиринтных канавок вала между ними возникает небольшой зазор, т. е. эти уплотнительные элементы находятся в бесконтактном сопряжении. Это обстоятельство обеспечивает практически неограниченный ресурс работы герметизирующего устройства с минимальными утечками масла через микроканалы между приработанными сопряженными поверхностями порошковых полуколец и лабиринтных канавок вала. This problem is solved by the proposed new design of the seal, which is a sealing device containing a stationary sleeve with installed sealing half rings and a rotating shaft that mates with the half rings with its labyrinth grooves. The half rings are made of porous powder material; during installation, they are installed with an interference fit in the sleeve and along the end surfaces of the grooves, and with a clearance along the cylindrical shaft surface, the tightness of the half rings in the sleeve must be greater than in the labyrinth grooves to ensure their immobility during running-in and further exploitation. After running in the half rings and the end surfaces of the labyrinth grooves of the shaft, a small gap arises between them, i.e., these sealing elements are in non-contact interface. This circumstance provides an almost unlimited service life of the sealing device with minimal oil leakage through microchannels between the run-in mating surfaces of the powder half rings and the labyrinth grooves of the shaft.

На чертеже представлен общий вид предлагаемой конструкции бесконтактного герметизирующего устройства сопряжений: втулка 1, уплотнительные полукольца 2, вал 3. Герметичность сопряжений при прокачивании масла через отверстия во втулке и по каналам 4 обеспечивается тремя лабиринтными секциями 5, устроенными на валу 3. Каждая секция представляет собой лабиринт в виде двух канавок 6, в которых размещены пористые порошковые полукольца 2, сопрягающиеся по торцевым поверхностям канавок с натягом, а по цилиндрической поверхности вала 3 - с зазором. Для создания натяга в сопряжении втулка 1 - уплотнительные полукольца 2 сборка производится с предварительным нагревом втулки, в которую запрессовывается вал 3 с установленными полукольцами. The drawing shows a General view of the proposed design of a non-contacting sealing coupling device: sleeve 1, sealing half rings 2, shaft 3. The tightness of the joints when pumping oil through the holes in the sleeve and through channels 4 is provided by three labyrinth sections 5 arranged on the shaft 3. Each section represents a labyrinth in the form of two grooves 6, in which porous powder half rings 2 are placed, mating along the end surfaces of the grooves with interference, and along the cylindrical surface of the shaft 3 with a gap. To create an interference fit in the coupling, sleeve 1 - sealing half rings 2 are assembled with preliminary heating of the sleeve into which shaft 3 is pressed with mounted half rings.

Смонтированное герметизирующее устройство работает следующим образом. Mounted sealing device operates as follows.

При вращении вала 3 во время приработки происходит притирка торцевых поверхностей лабиринтных канавок 4 и уплотнительных полуколец 2, установленных с натягом в неподвижной втулке 1. После приработки между сопрягающимися поверхностями создается очень малый зазор, обеспечивающий надежную герметизацию практически с неограниченным ресурсом работы. When the shaft 3 rotates during running-in, grinding occurs on the end surfaces of the labyrinth grooves 4 and the sealing half rings 2 installed with an interference fit in the stationary sleeve 1. After running-in, a very small gap is created between the mating surfaces, which ensures reliable sealing with almost unlimited service life.

Работоспособность предлагаемой конструкции бесконтактного герметизирующего устройства для первичного вала гидромеханической передачи проверена на автобусе ЛиАЗ 677. При эксплуатации этого автобуса в течение 5 месяцев с пробегом более 45 тыс. км не было замечаний по работе ГМП в части переключения передач и наличия хорошего наката. The operability of the proposed design of the non-contact sealing device for the primary shaft of the hydromechanical transmission was tested on the LiAZ 677 bus. When operating this bus for 5 months with a mileage of more than 45 thousand km, there were no comments on the operation of the GMF regarding gear shifting and the presence of a good roll-over.

Claims

The rotary shaft sealing device is a fixed sleeve containing sealing rings installed in the labyrinth shaft grooves, characterized in that the sealing rings are split in the form of half rings made of porous powder material, installed in the labyrinth shaft grooves with an interference fit in the sleeve and end the surfaces of the grooves of the shaft, and on the cylindrical surface of the shaft with a gap, while in the sleeve the magnitude of the interference is greater than the end surfaces of the grooves.