| |
Уплотнительные устройства необходимы для предотвращения
наружных и внутренних утечек рабочей жидкости.
Основная роль уплотнений заключается в минимизации
утечек жидкости между участками с разным давлением, в
частности, между линией под давлением и атмосферой.
Высокая степень герметичности является важнейшей
характеристикой уплотнительного устройства.
При работе гидропривода возможны внешние и внутренние
утечки рабочей жидкости, которые необходимо
минимизировать путем рационального выбора конструкции и
материала уплотнителя.
Внешние утечки приводят к невозвратным потерям рабочей
жидкости, имеют экологические последствия и небезопасны
в пожарном отношении.
Внутренние утечки нарушают работу схемы управления,
ведут к уменьшению статического давления, к потере
мощности и изменению скорости движения штока
гидроцилиндра.
В гидроприводе лифтов применяются десятки уплотнительных
устройств разной конструкции и назначения. Выход из
строя даже одного из них может существенно снизить
эффективность работы и, в некоторых случаях, привести к
полной потере работоспособности лифта.
По назначению уплотнительные устройства подразделяются
на два вида: для подвижных соединений элементов,
совершающих возвратно-поступательные перемещения (штоки,
поршни, золотники распределителей и клапанов); для
неподвижных соединений узлов гидрооборудования.
По принципу действия уплотнительные устройства
подразделяются на два класса: контактные и
бесконтактные.
Бесконтактные отличаются отсутствием специального
уплотнительного элемента (уплотнителя). Уплотнительный
эффект в них достигается за счет зазора весьма небольшой
величины (от 2 до 40 мкм), который создает повышенное
сопротивление движению потока жидкости. Все плотно
подогнанные, притертые пары: плунжер - гильза,
золотник-золотниковый колодец, клапанные соединения
работают на основе использования бесконтактного
уплотнительного устройства.
Контактные уплотнительные устройства отличаются наличием
специального уплотнителя в виде кольца, манжеты и т.п.,
которые изготавливаются из различных материалов и имеют
различную форму в зависимости от назначения и условий
применения.
Контактные уплотнительные устройства применяются в
подвижных и неподвижных соединениях, обеспечивая высокую
степень герметичности, а в случае неподвижных соединений
совершенно не допускают утечки рабочей жидкости.
К недостаткам контактных уплотнительных устройств
следует отнести существенные потери энергии на
преодоление сил трения, которые вызывают локальный
нагрев контактирующих поверхностей, что в свою очередь
приводит к химическому распаду молекул жидкости и
вызывает стойкие изменения физических характеристик
уплотнителя и снижает его эффективность и срок службы.
Уменьшение срока службы уплотнителя приводит к
необходимости его периодической замены с проведением
соответствующих сборочно-разборочных работ.
Фирмы изготовители гидравлического оборудования
постоянно занимаются повышением долговечности
уплотнителей на основе совершенствования технологии
изготовления и применения более совершенных
синтетических материалов.
При неподвижном состоянии лифта, при отсутствии
управляющих команд, наибольшее значение имеет наличие
идеальной герметичности верха цилиндра, обратного
клапана и клапана (или клапанов), которые регулируют
скорость спуска кабины.
Следует помнить о том, что если в рабочих условиях
возникают утечки жидкости на упомянутых участках, они
могут вызывать неуправляемый спуск кабины с весьма
серьезными последствиями для пассажиров.
Не менее важно не допускать утечек жидкости на участках
гидравлической системы до обратного клапана. Такие
утечки, если даже они не имеют последствий в отношении
безопасности пассажиров, приводят к бесполезному
дополнительному расходу энергии на поддержание
необходимого рабочего давления.
Вполне очевидно, что невозможно добиться абсолютной
герметичности между двумя металлическими поверхностями,
даже если они выполнены с максимальной аккуратностью,
особенно, если они движутся одна относительно другой.
Поэтому необходимо использовать уплотнения, которые для
наиболее полного выполнения своих функций должны
обладать особыми физическими и химическими свойствами,
зависящими как от типа жидкости, с которой они
контактируют, так и от требуемой степени герметичности.
Как правило, уплотнители выполняются из синтетических
резин, в частности, из акрило-нитриловых эластомеров,
которые, в отличие от натуральной резины, обладают
отличной химической стойкостью к воздействию минеральных
масел, а также хорошей механической прочностью к
истиранию и к тепловым воздействиям.
Только в условиях воздействия высоких температур и особо
агрессивных жидкостей (растворителей, кислот и т.д.)
используются уплотнители из фторированных, силиконовых
или фторо-силиконовых эластомеров.
Для изготовления упорных или направляющих кольцевых
уплотнителей применяются термоотверждающиеся или
термопластичные смолы, как, например,
политетра-фтороэтилен (PTFE).
Физические характеристики, которыми должно обладать
уплотнители (эластичность, твердость, износостойкость,
малый коэффициент трения, особенно трения покоя и т.д.),
зависят главным образом от типа герметичности, которую
должно обеспечить уплотнение: статической или
динамической непроницаемости.
В гидравлических системах лифтов статическая
герметичность создается на соединениях корпусов
клапанов, управляющих скоростью подъема и спуска кабины;
на корпусе обратного клапана или клапанов спуска.
В этих случаях используются кольцевые уплотнители с
круглым сечением или специально разработанным сечением,
которое наилучшим образом подходит к седлу клапана.
Материал, из которого изготовлены такие уплотнения,
должен обладать повышенным сопротивлением к постоянным
деформирующим воздействиям, и, следовательно, должен
сочетать в себе хорошую эластичность и достаточную
твердость.
Уплотнения, которые устанавливаются на золотниках
клапанов, должны также обладать хорошим сопротивлением к
истиранию под действием металлических частиц мельчайших
размеров, которые переносятся потоком жидкости.
Особенными свойствами должны обладать уплотнители,
которые устанавливаются в корпусе головки цилиндра. С
одной стороны, они должны обеспечивать отличную
статическую непроницаемость при неподвижном штоке, а с
другой стороны, создавать небольшие силы трения в
процессе перемещения.
Уплотнитель при неподвижном штоке должен плотно
прилегать к его поверхности, повторяя его неровности,
обеспечивая герметичность в статических условиях.
При выдвижении из цилиндра, шток вытягивает определенное
количество жидкости, которая должна проникать между его
поверхностью и уплотнителем, создавая при этом
гидродинамическое давление масляной пленки, разделяющей
контактирующие поверхности, уменьшающей трение и износ.
Другими словами, пленка смазки, которая в динамических
условиях при хорошем уплотнителе всегда присутствует на
поверхности штока, выполняет важнейшую роль, не допуская
сухого контакта между двумя поверхностями. С одной
стороны, при этом уменьшаются силы трения, а с другой -
создается эффект "сглаживания" шероховатостей, который
уменьшает износ.
Реально достигаемый эффект в значительной степени
зависит от размеров зазора между цилиндром и штоком, от
формы и размеров уплотнителя, от степени обработки
поверхности штока, от усилия предварительного поджатия
уплотнителя, от его эластичности и допустимой
температуры (от коэффициента теплового расширения
материала), от вязкости жидкости и т.д. Из этого
следует, что наилучший эффект достигается при правильном
выборе физических характеристик материала уплотнителя,
порой конфликтующих между собой.
Поскольку в гидравлических лифтах давление редко
превышает 40 бар(4МПа), и при работе температура
жидкости составляет приблизительно 50 °С, герметичным
уплотнителям с круглым поперечным сечением предпочитают
уплотнители с прямоугольным сечением и расширенным
основанием, изготовленным из однородной эластомерной
массы.
Только в исключительных случаях используются уплотнители
с сердцевиной из ткани, покрытой никриловым или
ацетиловым материалом, или используется U-образное
сечение, т.к. подобные уплотнители обеспечивают большую
износостойкость.
Количество жидкости, переносимое штоком по поверхности
качественно изготовленного и правильно выбранного
уплотнителя, невелико. При прочих равных условиях, оно,
безусловно, зависит от количества проходов, совершаемых
лифтом.
Обычно объем переносимой жидкости составляет 0,1 - 0,04
см3 на каждый квадратный метр поверхности штока и ни в
какой мере не влияет на правильность работы лифта.
Если при транспортировке или монтаже внешняя поверхность
штока подвергалась ударам или окислилась, пусть даже
локально, вследствие плохих условий хранения или
попадания на нее коррозионных материалов, подобных
строительным растворам или бетонам, возникает быстрое
повреждение уплотнителя, что приводит к утечке рабочей
жидкости даже при неподвижном выключенном лифте.
Поэтому необходимо, чтобы при монтаже и перед вводом
лифта в эксплуатацию тщательно проверялись поверхности
штока и устранялись все причины, которые могут вызвать
повреждение уплотнителей.
Во избежание попадания частичек пыли или загрязняющих
веществ, которые могут прилипать к поверхности штока и
вызывать повреждение герметичного уплотнения при
вхождении штока в цилиндр, в верхней части цилиндра
обычно устанавливается пылеулавливающее кольцо. Строго
осевое линейное перемещение штока обеспечивается двумя
направляющими кольцами, изготовленными из жесткого
синтетического материала, обеспечивающего минимальное
значение величины коэффициента трения.
Основной уплотнитель в виде кольца прямоугольного
сечения из эластомера предварительно поджат втулкой для
обеспечения необходимой степени герметичности.
|
|
