Манжетное уплотнение и способ его изготовления

(72) Авторы изобретени Голубев аев и Ю 1) Заявитед.Известна уплотняющая манжета с рабочей кромкой, охватывающей с натягом вращающийся нереверсивный вал. Рабочая кромка манжеты выполнена в виде винтового уплотнения. Его последний виток, считая со стороны уплотняемой полости, выполнен замкнутым3Однако винтовой рельеф рабочей кром. ки манжеты препятствует попаданию смаэ ки в зону контакта манжеты и вала, что приводит к быстрому выходу иэ строя уплотнения. Известен способ финишной обработки алов, используемых в уплотнительных оединениях, В этом случе на поверхности вала образуются микронеровности высотой 1,25-0,2 мкм, расположенныего по винтовой линии, На обработанный вал надевают эластичную манжетуОднако при вращении вала такположение микронеровностей спос вует механическому разрушению зластичной манжеты, что приводит к быстромувыходу из строя уплотнения,Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является манжетное уплотнение, включающее "пару трения" преимущественно для уплотнений вращательного движения, одна из контактных поверхностей которой выполнена с рельефом в виде наклонных ромбических в основании усеченных пирамид, Расположены пирамиды на поверхности несколькими ступенями, симметрично относительно продольной оси. Передние грани пирамиды приблизительно перпендикулярны ее основанию, а противоположные наклонны к нему и образуют с контактной поверхностью ответной детали клиновый зазор, сужающийся к верхнему основанию. На кольцевом участке контактной поверхности со стороны уплотняемой полости рельеф выполнен в виде призм, 3 976169 Основаниями призм служат равнобедренные треугольники, обращенные к уплотняемой среде сторонами, равными большей диагонали ромбических поверхностей основного рельефа 1" 3 3 .Недостатком известной пары трения является малый срок службы и низкая эксплуатационная надежность. Объясняется это следующими причинами, В процессе работы уплотнения передние рра ни пирамид рельефа манжеты, работая как осевой винтовой насос, засасывают в уплотнение иэ окружающей среды твердые частицы, которые, попав в уплотнение, увеличивают момент трения 15 между рабочей кромкой манжеты и валом и способствуют быстрому износу манжеты.Известен способ Финишной обработки валов, используемых в радиальных ман ф жетных уплотнениях, заключающийся в обработке поверхности контакта вала обкатыванием или выглаживанием с подачей инструмента вдоль оси вала и установке на вал радиальной манжетиГ 43Недостатком известного способа является то, что на поверхности вала после такой обработки, остаются микронеровности, расположенные по винтовой линии, Это является результатом 30 наложения двух движений, а именно вращательного движения вала и поступательного перемешения инструмента вдоль оси вала. Такой профиль поверхности вала приводит к еще большему усилению р насосного эффекта, создаваемого манжетой, увеличивающему попадание твердых частиц из окружающей среды в зону контакта и к интенсификации процесса износа. 40 Кроме того, гребешки микронеровностей вала при контакте с рабочей кромкой манжеты внедряются в нее и при вращении вала разрушают материал манжеты, Наряду с интенсивным износом4 манжеты и вала в процессе работы уплотнения повышается температура в зоне контакта, что ведет к потере рабо" чей кромкой манжеты эластичных свойств образованию трещин и быстрому выходу 0 иэ строя пары трения.Целью изобретения является повышение срока службы и эксплуатационной надежности уплотнения.Поставленная цель достигается тем, Б что рельеф выполнен на поверхности контакта вала в виде сопряженных между собой кольцевых замкнутых микрока 4навок глубиной, равной высоте микронеровностей исходной поверхности вала,и шагом, равным 0,3 ширины поверхности контакта манжеты.способ изготовления манжетного уплотнения, заключающийся в обработкеповерхностиконтакта вала обкатыванием или выглаживанием с подачей инструмента вдоль оси вала и установке навал радиальной манжеты характеризуется тем, что подачу инструмента осуществляют при постоянном упругом контакте между поверхностью вала и деформирующим элементом цискретно на величину шага микроканавок после достижения ими заданной глубины,На Фиг. 1 изображено описываемоеманжетное уплотнение; на Фиг. 2узел 1 на Фиг. 1; на Фиг. 3 - схемаспособа обработки вала.Радиально-манжетное уплотнение содержит манжету 1 с браслетной пружиной 2 и вал 3, установленные в корпусе 4. На валу в месте контакта его орабочей кромкой манжеты имеются сопряженные между собой кольцевые замкнутыемикроканавки 5. Глубина микроканавокберется равной высоте микронеровнос"тей исходной поверхности вала в пределах Вс, 1,25 " й с 0,2 мкмПри увеличении глубины наблюдается перенаклеп металла и его усталостное разрушение, а при меньшей глубине остаютсяследы исходных микронеровностей. Йагпринимают равным 0,3 ширины пооверхности контакта манжеты, чтобы рабочаякромка перекрывала не менее трех микроканавок для обеспечения уплотняющего эффекта,Между соседними микроканавкамиимеются смазочные каналы 6, образованные при осевой подаче инструмента, глубина которых в 4-5 раз меньше, чемглубина кольцевой канавки. Уплотнение работает следующим образом.При вращении вала 3, радиальная манжета изолирует корпус 4 со смазывающей жидкостью от окружающей среды, а смазочные каналы 6 способствуют проникновению смазывающей жидкости в уплотнение, предотвращая сухое трение. Кромка манжеты, поджатая браслетной пружиной 2 к валу 3, обтекает кольцевые микроканавки 5, что еще больше усиливает уплотняющий эффект. Благодаря тому, что кольцевые канавки расположены в плоскости, перпендикуляр"5 976169иой оси вращения вала, насосного эф- ных свойств в течение дцение лительного врефекта при работе уплотнения не обра- мени.зуется.Способ финишной обработки валадля данного манжетного уплотнения 5 Фор уФо м ла изобретенияосуществляется следующим образом.Вал 3 закрепляют в патроне 7 токар. Манжетное уплоплотнение включающееного станка, Инструмент 8 закрепляют вал, пару тре , дния о на из поверхностейв резцедержателе 9. Валу сообщают вра-контакта которои, выполнена рчиена с ельефом,щательное движение, Поперечной подаче О о т л и ч а ю щ е е с я тем что, срезцедержателя инструмент поджимают к целью повыше рения с ока службы и экспповерхности вала, После того, как иа луатационной адн ежности уплотнения,валу образуется канавка заданнои глу- рельеф выполнен на пове хности контакРбины, инструмент дискретно перемещают та вала в виде с ри е соп яженных между собойв Ьль оси вала иа величину подачи 5, 15 кольцевых замкну ртых мик оканавок, глувдпри этом образуются смазочные каналы. бина которых равна высоте Р Роте мик онеровДалее цикл повторяют пока не будет об- ностей исходной поверхности вала, аработаиа вся контактная поверхность шаг - 0,3 шириныи ины поверхности контактавала, Дискретная подача обеспечивает манжеты.получение замкнутых. микроканалов коль2. Способб изготовления манжетногонения заключающийся в обработцевой формы, перпендикулярных оси вра- уплотнения, эа л щщения вала со смазочными каналами меж-" ке поверхности кои контакта вала обкатыду сОседиими микроканавками, что пре- ванием или выт лаживааживанием с подачейдотвращает преждевремеиныи износ ман- инструмента вдолчль оси вала и установжеты и попадание твердых частиц в уп ке на вал радиалиальной манжеты, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюлотнеиие.сл жбы и эксплуатациШирина контактной поверхности ва- повышения срока службы и эксплула равна сумме ширины рабочей кромки оннои надежности уплчи плотнения, подачуманжеты при контакте ее с валом и ве- инструмента осущ ествляют при постоянличины возможных осевых перемещений Зр ном упругом контакте Яунтакте меж у поверхносвала в корпусе при работе уплотняемо- тью вала и дефор Ру що ми ющим элементомго узла. Осевые перемещения вала про- дискретно на вел уличин шага микроканаисходят из-за зазоров, получающихся вок после достижеостижения ими заданной глупри сборке устройств. Режимы обработ- бины.ки зависят от диаметра вала в местеконтакта его с рабочей кромкой манже- Источники информации,ты и от Физико"механических своиствчпринятые во внимание римание и и экспертизе1. Авторское свидетельство СССРматериала вала.15/54 1966.Технико-экономическая эффективность 11 234070, кл. Р 1 ) 5/59изобретения состоит в. том, что оно в 2. Шнейдер.ней е й. Г. Чистовая обработобеспечивает повышение срока службы ка металлов длов авлением. М., Машгиз,и эксплуатационной надежности уплот, с. 9,с. 19 п. 2.нения и уплотняемого узла. Объясняет, Патент СССР У 504513,ся это с одной стороны уменьшением кл. Р 16 1 15/32 1973 прототип ).4, Папшев Д. Д, Отделочно-.упрочизноса манжеты,с другой стороны уменьияющая обработка поверхностным пластишение температуры в зоне контакта манжеты и вала и, как следствие, сохра- ческ м деф р рким ефо ми ованием, М., Мяииоиеиием рабочей кромкой манжета эластич строе еи 9т ение" 1978 с. 7прототип ).