Фторопласты

Испытание уплотнительных колец узлов торцового уплотнения

Кольца узлов торцовых уплотнений с наружным диаметром равным 85 мм, внутренним диаметром 70 мм и толщиной 10 мм изготовляются из комбинированного антифрикционного материа­ла. Толщина антифрикционного слоя из бронзофторопластового материала с ячейчатой структурой составляет 2,5 мм. Внутренние кольца (см. рис. 6.2, б) формируются из железного порошка и под­вергаются лужению. В состав смеси для антифрикционного слоя вводят фторопласт-4ДПТ (42 % по объему).

Горячее прессование проводят при давлении 250 МПа и темпе­ратуре 650 ±5 К в течение 45 мин в среде водорода.

Испытание на спекание антифрикционного слоя с поверхностью внутреннего кольца проводили по известной методике срезанием слоя по границе раздела поверхностей. При испытаниях восьми ко­лец предел прочности при срезе составил 30—33 МПа, т. е. такой же по численным значениям, как и предел прочности при срезе мате­риала антифрикционного слоя.

Испытания на работоспособность проводили на установке (рис. 6.7), обеспечивающей скорость в контакте с контртелом до 25 м/с.

Установка состоит из станины 1, шпиндельной головки 2 с электродвигателем постоянного тока 3, установленной на стойке 4, гидросистемы с насосом 5, измерительно-регистрирующей аппара­туры 6 и испытательной головки с устройством нагружения 7, по­казанной на рис. 6.8.

Для проведения испытаний уплотнительное кольцо 1 (рис. 6.8) устанавливается в оправке 2, закрепленной на шпинделе 3. Пере­мещением шпиндельной головки вниз образец вводится в контакт с контробразцом 4, закрепленном в подвижной опоре 5, удерживае­мой от проворачивания двумя упорами 6 через упругие балки 7.

Контактное напряжение создается вращением маховика 8 с ва­ликом 9, через червячную пару редуктора 10, винт 11 со стаканом

12, Пружину 13 и плунжер 14 с толкателем 15. Нагружение на кольцо обеспечивается при наличии зазора «8» между поверхно­стями опоры 5 и корпуса 16.

При испытаниях уплотнительных колец в полость «А», образо­ванную поверхностями кольца 1, оправки 2, контробразца 4 и опо­ры 5 подается рабочая жидкость с соответствующим давлением.

Постоянство задаваемого контактного напряжения достигнуто наличием двух сообщающихся полостей «А» и «В» в опоре 5.

Коэффициент трения определяют по моменту трения, фикси­руемому с помощью тензометрических датчиков, наклеенных на упругие балки 7.

Величину износа определяют разностью размеров высоты коль­ца до и после испытаний или по величине перемещения опоры 5 с помощью микрометрической головки.

Уплотняющую (герметизирующую) способность колец оцени­вают отношением контактного напряжения к давлению рабочей среды в полости при отсутствии ее утечки между контактирующи­ми поверхностями.

На установке можно испытывать материалы на трение и износ в разных условиях (сухое, граничное, жидкостное трение), опреде­лять уплотняющую способность уплотнительных колец в зависи­мости от их геометрических параметров, точности изготовления, качества поверхностей и других факторов.

Четыре кольца предложенной конструкции испытывали в тече­ние 1000 ч при скорости в контакте 23 м/с, давление рабочей среды

0, 3 МПа и контактном напряжении 0,25 МПа. В качестве рабочей среды использовали масло индустриальное И-12А ГОСТ 20799-75. Перед испытаниями торцовые поверхности колец обрабатывали с
отклонением от параллельности не более 0,005 мм и шероховато­стью 0,63-1,25.

Износ колец за 1000 ч составил 0,02-0,03 мм, соответствующая средняя интенсивность изнашивания с включением интенсивности изнашивания в процессе приработки составила 3 • 10-13. Разницы в износе уплотнительных колец с внутренними компактными и по­рошковыми кольцами не отмечается.

Предложенные кольца прошли производственные испытания в уплотнительных узлах турбокомпрессоров ХТКФ-248 при частоте вращения 7500 мин-1. В течение межремонтного периода (3000 ч) было обеспечено надежное уплотнение. Износ колец составил

0, 09-0,11 мм. Поверхность сопрягаемой детали не имела следов из­носа. Износ параллельно работавших колец из материала АГ-1500С2 составил 3-3,5 мм. Сопрягаемая поверхность износилась на 0,5-0,7 мм и требовала замены.