Розрахунок зусиль для затягування сальника
Для визначення зусиль, необхідних для затягування сальникового ущільнення, використовується принцип, за яким радіальний тиск на нижній кільцевій частині сальникової набивки повинен перевищувати робочий тиск середовища. Це забезпечує герметичність з’єднання.
Пластичність і коефіцієнти тертя
Було встановлено, що пластичність набивання і коефіцієнти тертя залежать від тиску і розмірів перетину сальника. Також слід враховувати, що зусилля затяжки з часом знижується через пластичність матеріалу набивки. Наприклад, у набивок типу АПП це зниження може сягати 50% за 20 хвилин, для АПРПП та АС — близько 30%, а для фторопласту — 25%. Після цього тиск стабілізується на постійному рівні.
Спрощення розрахунків
З огляду на складність урахування всіх факторів, необхідно зробити деякі спрощення. Наприклад, приймемо коефіцієнт тертя μ постійним для всіх перетинів сальника, використовуючи середнє значення μ = (μ1 + μ2)/2 для поверхонь шпинделя і сальникової камери.
Рівняння рівноваги для кільцевого елементу набивання може бути спрощене таким чином:
Умова герметичності
Для забезпечення герметичності набивка повинна мати тиск, рівний робочому тиску середовища (Рх = Рраб) на певній висоті ущільнення. Інтегруючи рівняння тиску з урахуванням коефіцієнтів тертя, отримуємо необхідний тиск для затягування сальника.
Застосування коефіцієнта φ
Для зручності розрахунків використовують вираз Рс = φРраб, де φ — це коефіцієнт пропорційності, значення якого наведені у таблиці. Для максимального значення пластичності набивки при п = 1,4 розрахунок показує мінімальне зусилля затяжки.
Таблиця 1 – Значення коефіцієнта φ при п=1,4
| Робочий тиск Рраб, кгс/см² | Значення коефіцієнта φ при h/s | ||||||||
| 3,0 | 3,5 | 4,0 | 4,5 | 5,0 | 5,5 | 6,0 | 6,5 | 7,0 и более | |
| До 25 (μ = 0,1) | 2,13 | 2,28 | 2,45 | 2,63 | 2,82 | 3,02 | 3,25 | 3,47 | 3,72 |
|
26—63 (μ = 0,07) |
1,89 | 1,98 | 2,09 | 2,20 | 2,31 | 2,42 | 2,55 | 2,68 | 2,82 |
|
64—159 (μ = 0,05) |
1,73 | 1,80 | 1,86 | 1,93 | 2,01 | 2,08 | 2,15 | 2,23 | 2,31 |
|
160—349 (μ = 0,03) |
1,59 | 1,63 | 1,67 | 1,70 | 1,73 | 1,77 | 1,81 | 1,85 | 1,89 |
|
350—500 (μ = 0,02) |
1,52 | 1,54 | 1,56 | 1,58 | 1,60 | 1,62 | 1,64 | 1,66 | 1,68 |
Корекція значень φ
Значення φ можна коригувати на основі наступних факторів:
При складанні сальникового вузла кожен шар набивання ущільнюється окремо, що підвищує щільність ущільнення по всій висоті.
Тиск середовища знизу може створювати зусилля, що сприяють самоущільненню вузла.
У сальникових ущільненнях з великою висотою немає необхідності забезпечувати максимальний тиск на шпиндель.
Застосування формули для болтів сальника
Для забезпечення міцності болтів сальника необхідно дотримуватися умови: Рс ≥ 1,2Рраб кгс/см², що є важливим для арматури високого тиску.
Орієнтовні розрахунки зусиль
Для швидкої оцінки зусиль затягування можна використовувати формулу Рс = zPраб, де z — коефіцієнт, наведений у таблиці:
| Робочий тиск Рраб, кгс/см2 | 2,5 | 6 | 10 | 16 | 25 | 40 | 64 | 100 |
| Коефіцієнт z | 3,0 | 3,0 | 2,6 | 2,2 | 2,0 | 1,5 | 1,3 | 1,2 |
Цей матеріал дає практичні вказівки для розрахунку та забезпечення герметичності в сальникових вузлах, зокрема для арматури високого тиску, враховуючи вплив різних фізичних факторів та матеріальних характеристик.
