USZCZELNIENIA
Podstawowe elementy uszczelnienia to:
-element uszczelniający (uszczelki, pierścień kształtowy, ciecz magnetyczna)
-powierzchnie uszczelniane (płaskie, cylindryczne)
-elementy pomocnicze (dociskowe, prowadzące)
Przeciek-przedostanie się czynnika roboczego z jednego określonego obszaru do drugiego. W każdym przypadku kierunek przepływu czynnika zależy od różnicy ciśnień delta p=p1-p2. Jeżeli za obszar I przyjmiemy wnętrze urządzenia o ciśnieniu p1 a obszarem II nazwiemy otoczenie o ciśnieniu p2 to przy delta p>0 zadaniem uszczelnienia jest przeciwdziałanie wypływowi czynnika z urządzenia, a przy delta p<0 uszczelnienie powinno chronić wnętrze urządzenia przed wnikaniem niepożądanych czynników (płyn wilgoć) z otoczenia.
Miarą natężenia przecieku jest hPa dm^3 s^-1. Przeciek równy jest jedności, gdy ciśnienie w zbiorniku o pojemności 1 dm zmienia się w ciągu 1s o 1hPa.
Przy rozpatrywaniu współpracy powierzchni elementów należy uwzględnić wpływ parametrów określających stan powierzchni na których zachodzi proces uszczelniania
Cechy-chropowatość pow., twardość, kierunkowość struktury mogą zmienić nośność warstwy wierzchniej iw wielkość pola powierzchni styku, wpływając na szczelność. Zmniejszenie chropowatości przez dotarcie elementów wpływa korzystnie na przyleganie i szczelność
Czynniki które uwzględniamy przy doborze uszczelnien:
-rodzaj czynnika roboczego i jego oddziaływanie chemiczne
-wielkość ciśnienia czynnika
-wielkość temperatury
-prędkość i rodzaj ruchu elementu uszczelnianego
-wolna przestrzeń do zabudowy
-łatwość i koszt montażu i demontażu
-trwałość uszczelnienia (starzenie)
-względy ekonomiczne
Ogólna klasyfikacja uszczelnień:
a)uszczelnienia połączeń ruchowych
-uszczelnienia ruchu posuwisto zwrotnego (pierścienie tłokowe i segmentowe; pierścienie samouszczelniające; uszczelnienia przesłonowe)
-uszczelnienia ruchu obrotowego:
*uszczelnienia stykowe: prostą powierzchnią styku (czołowe), z cylindryczną (wargowe, dławieniowe)
*uszczelnienia bezstykowe: szczelinowe (labiryntowe, z pierścieniem pływającym); cieczowe(wirnikowe, śrubowe, terromagnetyczne)
Podział materiałów uszczelniających:
-elastomery
-tworzywo sztuczne
-węgiel (grafit)
-węglik krzemu
-węgliki wolframu
-azotki krzemu
-tlenek glinu
-metale
Elastomery – to polimerowe tworzywa sztuczne lub naturalne, które cechuje zdolność do odwracalnej deformacji pod wpływem działania sił mechanicznych, z zachowaniem ciągłości ich struktury. Elastomery to szersza grupa materiałów niż gumy, które stanowią tylko jedną z klas elastomerów.
Elastomer posiada zdolność zmiany w szerokim zakresie swoich wymiarów w momencie gdy jest poddawany naprężeniom rozciągającym, ścinającym lub ściskającym oraz następnie powrót do poprzednich wymiarów. Np: niektóre rodzaje gum opartych na kauczukach silikonowych można rozciągnąć o 1000% pierwotnych wymiarów bez zerwania.
Zastosowanie:
-bardzo niski moduł sprężystości (od 5-20 MPa) oraz bardzo duża odkształcalność do zerwania przekraczająca zwykle 100% co jest istotne przy montażu oraz przy pracy
-jako materiał sprężynujący z małą histerezą-zapewnia to możliwość szybkiego reagowania na zmiany ciepła
-ma stosunkowo dużą odporność na pełzanie, wytrzymałość jest dość niska w porównaniu z większością tworzyw sztucznych czy metali. Termoplasty:
-niski współczynnik tarcia-nwet przy tarciu suchy lub przy niskiej prędkości obrotowej uszczelnianego połączenia lub niedostatecznego smarowania układu
-z odpowiednim wypełniaczem tworzywo wykazuje bardzo dobrą odporność na ścieranie
-wysoka wytrzymałość a w przypadku wytrzymałości do masy skutecznie konkurują nawet z metalami
-większy zakres temp. niż jest to możliwe przy elastomerach
-szeroki zakres odporności chemicznej
Wady tworzyw sztucznych jako uszczelnień:
-nie tłumią drgań i wibracji a przy takich obciążeniach mogą się przemieszczać
-niska elastyczność nie pozwala na rozciągnięcie przy montażu co stwarza problemy i ogranicza możliwość projektowania, szybsze zużywanie
-temp. wywiera znaczny wpływ na własności podobnie czas
Odporne na: wodę, oleje mineralne i syntetyczne, płyny hamulcowe, nieutleniające kwasy, zasady, sole, związki organiczne nieutleniające
Nie odporne na: utleniające chemikalia, silne kwasy, chlor, rozpuszczalniki chlorowane
Materiały na elementy uszczelnień czołowych
Przy doborze materiał∟u należy uwzględnić:
-odporność chemiczną
-własności samosmarne
-niski współ. Tarcia
-przewodność cieplną
-rozszerzalność cieplną
-sztywność
-uzyskanie odpowiednij gładkości
-pv>50 MPam/s; wymagane chłodzenie
Pierścienie ślizgowe ruchome:
Tworzywa węglowo-grafotowe, węglik krzemu, węglik wolframu, ceramika, węglografit metalizowany
Pierścienie ślizgowe stałe: stal nierdzewna, PTFE z wypełniaczem węglowym, węglik krzemu, żeliwo
Tworzywo węglowe-wrażliwe na wysokie ciśnienie
Węglik krzemu nie nadaje się do uszczelnienia kwasów
Ceramika nie powinna być stosowana dla gazów
Mienki metalowe i sprężyny: stal nierdzewna stopy metalowe
Wpływ temperatury:
-odparowanie czynnika w szczelinie i pogorszenie smarowania
-odkształcenia cieplne pierścieni i zmiany kształtu szczeliny
-pękanie powierzchni
-zniszczenie uszczelnien wtórnych
-zmiana własności fizyko-chem. I mechan.
Układy uszczelnień:
-zdojony i szeregowy
Układ zdwojony- tworzą dwa urządzenia czołowe odwrócone względem siebie o 180 stopni uszczelnienia od strony atmosfery II. Przestrzeń pomiędzy obu sczelinami wepłenia się cieczą zaporową o ciśnieniu wyższym o 0,1-0,2 MPa niż ciśnienie czynnika. W poprawnie działającym uszczelnieniu możliwy jest wyciek jedynie cieczy zaporowej.
Cechy cieczy zaporowej:
-dobre własności samru
-duża przewodnośc cieplna
-wys. temp. parowania
-nie może działać na czynnik uszczelniany
Stosowane medie:
Chlorek etylenu 130-15 stopni C
Propanol 120-70
Metylowy 80-40
Gliceryna 100-200
PROEKTOWANIE ITD
Maszyna-urządzenie zawierające mechanizm lub zespół mechanizmów
Mechanizm-zespół współpracujących ze sobą części składowych maszyny lub przyrządu spełniających określone zadania, jak no przenoszenie ruchu.
Projektowanie-to opracowanie informacji o sposobach zaspokajania potrzeb
Konstruowanie-polega na doborze cech konstrukcyjnych (materiałowe, geometryczne, dynamicznych)
Algorytm zadania konstrukcyjnego
Zadanie konstrukcyjne-> przygotowanie modelu fizycznego -> skompletowanie danych uzupełniających(dane normowe, materiałowe)->opracowanie modelu matematycznego-> sformułowanie procedury optymalizacyjnej-> wykonanie obliczeń-> opracowanie dokumentacji technicznej
Algorytm realizacji procesu projektu konstrukcyjnego:
Założenia projektowo-konstrukcyjne-> tworzenie układu funkcji składowych-> poszukiwanie fizycznych modeli realizacji funkcji składowych-> tworzenie struktury funkcji składowych i wariantów rozwiązań-> wybór przydatnych kombinacji-> konkretyzacja warunków-> identyfikacja kryteriów oceny-> wartościowanie wariantów-> opracowanie wybranych projektów koncepcyjnych
Schemat blokowy przedstawiający ideę maszyny jako obiektu przetwarzającego materię:
E-energia
I-inforacja
u-skutek użyteczny
R-organ roboczy
M-materia
S-silnik
T-reduktor, multiplikator
Projektowanie maszyny
podział na zadania konstrukcyjne:
-konstrukcja maszyny
-układy robocze
-układy napędowe
-układy elektryczne
-układy hydrauliczne
-inne
Koordynacja prac -> dokumentacja techniczna
Proces realizacji zadania konstrukcyjno-projektowego
1.Podział środków smarnych:
Gazowe: powietrze, azot dwutlenek wegla, inne gazy
Płynne: oleje mineralne, aleje syntetyczne, woda, emulsje, inne ciecze
Plastyczne na bazie: olejów mineralnych, syntetycznych, inne smary
Stałe: grafit, dwusiarczek molibdenu(MoS2), dwusiarczek wolframu (WS2), inne
2.Charakterytyka:
Gazowe: Gaz jest stosowany jako smar w smarowaniu gazostatyczne lub gazodynamiczne wysokoobrotowych, niskoobciążonych łożysk ślizgowych.
Płynne: Oleje mineralne będące produktami przeróbki ropy naftowej są najszerzej stosowane w samrowaniu maszyn. Na ich bazie wytwarzane są oleje smarowe które, w zależności od potrzeb i zastosowania są mieszaniną róznych olejów bazowych i dodatków uszlachetniajacych poprawiajacych smarność i odporność olejów na oddziaływania zewnętrzne.
Oleje syntetyczne dzielą się na dwie grupy: oleje węglowodorowe i oleje niewęglowodorowe. Otrzymuje się je na drodze syntezy chemicznej w celu uzyskania bardzo określonych właściwości fizyko-chemicznych; są to na przykład trudnopalne oleje hydrauliczne, oleje silnikowe o wysokim wskaźniku lepkości, obojętne chemicznie oleje spożywcze.
Wodę lub emulsje wodne stosuje się w mechanizmach gdzie woda występuje jako czynnik roboczy (pompy wody) , w przypadkach, gdzie potrzebne jest intensywne chłodzenie smarowanych elementów, lub w miejscach zagrożenia pożarowego lub wybuchowego (górnictwo).
Plastyczne: Są to przeważnie smary plastyczne, powstałe przez zagęszczenie olejów mineralnych lub syntetycznych specjalnymi mydłami (wapniowymi, sodowymi, litowymi, baru i innych pierwistków). Stosowane są w mechanizmach, gdzie trudno utrzymać lub dostarczać olej smarowy.
Smary plastyczne są to dyspersje stałych zagęszczaczy w fazie ciekłej. W skład smarów jako reguła, wchodzą trzy podstawowe składniki:
- faza ciekła (osnowa) – 70 … 90%; (olej mineralny, syntetyczny, roślinny lub ich mieszaniny),
-faza zdyspergowana, stała, zagęszczacz – 10 … 25%; (mydła metali, polimery, stałe węglowodory, a także substancje nieorganiczne np.: bentonity, żel krzemionkowy itp.)
-dodatki poprawiające właściwości eksploatacyjne, modyfikatory struktury, wypełniacze – 1 … 15%; mogą być one zawarte zarówno w fazie ciekłej jak i w fazie stałej.
Smary plastyczne są cieczami nienewtonowskimi. Oznacza to, że ich lepkość zależy nie tylko od ciśnienia i temperatury, lecz także od gradientu prędkości.
Stałe: materiały te mają budowę płytkową, co ułatwia wytworzenie charakterystycznych płaszczyzn poślizgu, dzięki czemu zmniejszony jest współczynnik tarcia. Stosowane są jako samoistne środki smarne w warunkach podwyższonej temperatury, lub jako dodatki do olejów smarowych i smarów.
3.Lepkość dynamiczna
h - współczynnik lepkości dynamicznej (lepkość dynamiczna): lepkość dynamiczna stosowana jest w obliczeniach łożysk hydrodynamicznych i hydrostatycznych. Jednostka lepkości dynamicznej paskalosekunda
τ=FA=N*sm2
4.lepkość kinematyczna:
Do celów klasyfikacji lepkościowej olejów smarowych używa się współczynnika lepkości kinematycznej (lepkość kinematyczna). Lepkość kinematyczna jest to lepkość dynamiczna odniesiona do gęstości (masy właściwej): v=ηρ=m2s
5.Wskaźnik lepkości:
Idea tego wskaźnika polega na porównaniu zmian lepkości badanego oleju w zależności od temperatury ze zmianami lepkości dwóch olejów wzorcowych o znacznym zróznicowaniu wrażliwości na zmiany temperatury . Olejowi wzorcowemu o małej wrażliwości oznaczonemu literą H (High-wysoki) przypisuje się wskaźnik lepkości 100, a olejowi wzorcowemu o dużej wrażliwości oznaczonemu literą L (Low-niski) przypisuje się wskaźnik lepkości 0.
Badany olej oznaczony literą U (Unidentified-nieznany) ma nieznaną wrażliwość na zmiany temperatury.
Badanie polega na dobraniu olejów wzorcowych H i L w taki sposób aby w temperaturze 1000C (2100F) miały lepkość taką samą jak olej badany U. Wtedy mierząc lepkość olejów H, L i U w temperaturze 400C (1000F) można określić wskaźnik lepkości WL według wzoru: WL=L-UL-H*100
6.Lepkość strukturalna smarów:
Odpowiednikiem lepkości dynamicznej jest dla smarów lepkość strukturalna h. Określa się ja jako stosunek naprężenia stycznego t do gradientu prędkości odkształcania smaru D w określonej chwili.
7.Podział smarowania:
Rodzaj środka smarowego: płynami(cieczami, gazami), smarami plastycznymi, smarami stałymi, kompozycjami smarowymi(emulsjami, mgłą olejową, kompozycjami olej lub smar plastyczny-smar stały)
Ilość środka smarowego: okresowe, ciągłe
Dopływ środka smarowego: bezciśnieniowe (grawitacyjne, kapilarne, powielaczowe, zanurzeniowe, rozbryzgowe, inne) ciśnieniowe
Obieg środka smarowego: przelotowe, obiegowe
Zespołowość: indywidualne, grupowe
Obsługa: ręcznie, automatycznie
8. Smarowanie obiegowe polega na przepływie środka smarnego w obiegu zamkniętym, wg schematu: zbiornik oleju - pompa - skojarzenie trące - miska olejowa - zbiornik oleju
W układach smarowania obiegowego są stosowane: filtry, odstojniki, chłodnice, urządzenia kontrolno - pomiarowe do nadzorowania stanu oleju: temperatury, ciśnienia, poziomu, stanu czystości, a także regulatory ciśnienia i przepływu, zawory bezpieczeństwa, wyłączniki, rozdzielacze.
Układy smarowania obiegowego są stosowane w przypadkach wydzielonych jednostek (maszyn), wymagających dużych ilości środka smarnego, który wielokrotnie przepływa przez smarowane skojarzenia trące maszyny. Układy smarowania obiegowego są stosowane w urządzeniach wymagających intensywnego smarowania z uwagi na bardzo duże obciążenia lub konieczność odprowadzania ciepła. Typowe zastosowania to walcownie metali, silniki spalinowe ciężkie przekładnie zębate.
9. Zasadniczą cechą smarowania przelotowego (obieg otwarty) jest jednokrotne przejście środka smarnego przez smarowany mechanizm. Smarowanie przelotowe jest stosowane w przypadkach, gdy ze względów ekonomicznych, konstrukcyjnych lub właściwości środka smarnego, zastosowanie smarowania obiegowego jest niecelowe. W układach tego typu środek smarny ze zbiornika, przepływa przez smarowany mechanizm, a następnie wypływa poza układ. Taki sposób smarowania najczęściej jest stosowany w przypadku smarowania smarami plastycznymi, ale również olejami. Istnieje wiele rozwiązań konstrukcyjnych przelotowych urządzeń smarowych do smarów plastycznych w postaci układów centralnego smarowania lub smarowniczek indywidualnych. W większości przypadków, rozwiązania konstrukcyjne układów przelotowego smarowania olejem, ogranicza się do schematu: zbiornik oleju - układ dozujący - skojarzenie trące - odprowadzenie
Smarowanie natryskowe zamkniętej przekładni zębatej.
1 - przewód doprowadzający olej, 2 - wtryskiwacz, 3 - koło zębate.
Grawitacyjne ciągłe smarowanie otwartej przekładni zębatej
1 - pojemnik na olej, 2 - kurek.
10. Charakterystyka samoczynnych smarowniczek:
- dostarczają oleje i smary do wszystkich punktów smarowania.
-pewne, bezpieczne i w pełni automatyczne.
-posiadają wskaźnik opróżnienia.
-automatycznie dopasowują swoje ciśnienie podawania do potrzeb każdego punktu smarowania.
-okres pracy w zależności od po...
qazsedc