Щоб визначити зусилля, необхідні для затягування сальника, будемо виходити з такої умови. Щільність сальникового з’єднання буде забезпечена за умови, що на нижній кільцевій ділянці радіальний тиск сальникової набивки повинен перевищувати робочий тиск середовища.

Попередньо було встановлено, що пластичність набивання і коефіцієнти тертя залежать від тиску і розмірів перетину сальника. Також потрібно уточнити, що створене зусилля затяжки з часом знижується у зв’язку з пластичністю матеріалу набивки приблизно вдвічі за 20 хв для набивань АПП, на 30% для АПРПП і АС і на 25% для фторопласта. Надалі падіння тиску сповільнюється і його величина встановлюється на постійному значенні.

Облік впливу всіх згаданих вище факторів будуть занадто ускладнювати проведення розрахунку з метою застосування його результатів на практиці, тому необхідно прийняти деякі, що спрощують розрахунок допущення.

Так, приймемо значенняμ постійним для всіх перетинів розглянутого сальника. Будемо в якості розрахункової величини приймати усереднене значення коефіцієнта тертя μ= (μ1 + μ2)/2, який діє на поверхні шпинделя і поверхні сальниковой камери.

Тоді рівняння рівноваги кільцевого елементу набивання матиме вигляд:

Ця формула після підстановки в неї Рх = Ру/n і перетворення набуде вигляду

Для забезпечення щільності, згідно з прийнятими умовами, необхідно мати в сальниковій набивціРх = Рраб при у = h.

Для того щоб визначити тиск Ру в перерізі, що знаходиться на відстані у від лінії АА (рис. 1), інтегруємо диференціальне рівняння і знаходимо інтеграл для ділянки від у до h, так як тиск в перерізі залежить від тертя, що діють на ділянці нижче цього перетину

Приймемо μ/n = f и (D-dc)/2 = s, тоді

Тиск Рс, необхідний для затягування сальника, отримаємо за умови у=0, звідки

Для зручності виконання розрахунку можна використовувати вираз Рс = φРраб, де

коефіцієнт пропорційності (табл. 1).
Необхідне зусилля затяжки сальника

Значення п=1,4 відповідає умовам найбільшою пластичності набивання, чому сприяє підвищення тиску і збільшення величини s. Беручи п=1,4, отримуємо найменше значення необхідного зусилля затяжки. Для визначення φ при інших значеннях п досить значення φ, наведені в табл.1, помножити на i=n/1,4. Значення φ, наведені в цій таблиці, визначені з умови, що в самому нижньому кільцевому шарі шляхом затягування сальника створюється тиск на шпиндель, що дорівнює робочому тиску середовища, завдяки чому середовище не в змозі віджати набивання і просочитися між ним і шпинделем. Ця умова може призвести до завищених значень φ, Особливо для сальникових ущільнень в арматурі високого тиску, що мають великі значення h/s.

Таблиця 1 – Значення коефіцієнта φ при п=1,4

Рабочее давление Рраб, кгс/см2Значения коэффициента φ при h/s
3,03,54,04,55,05,56,06,57,0 и более
До 25 (μ = 0,1)2,132,282,452,632,823,023,253,473,72

                    26—63 (μ = 0,07)

1,891,982,092,202,312,422,552,682,82

                   64—159 (μ = 0,05)

1,731,801,861,932,012,082,152,232,31

                  160—349  (μ = 0,03)

1,591,631,671,701,731,771,811,851,89

                  350—500 (μ = 0,02)

1,521,541,561,581,601,621,641,661,68

Величину φ можна трохи знизити, з огляду на наступні обставини.
1. При складанні сальникового вузла кожен шар набивання ущільнюється окремими шарами один за одним за допомогою затягування сальника, що значно підвищує щільність набивання по всій висоті.
2. Тиск середовища, що діє на чепцеве набивання знизу, може в деяких випадках створити зусилля, при яких сальниковий вузол самоущільнюється, тобто щільне обтиснення шпинделя набиванням забезпечується дією тиску середовища.
3. У сальникових ущільненнях з великою висотою набивання, з великим значенням відношення h/s, немає необхідності створювати умови Рх = Рраб при у=h, так як нормальна робота сальникового ущільнення забезпечується і при менших у.

Для запасу міцності болтів сальника має бути витримано умова
Рс ≥ 1,2Рраб кгс/см2, що відноситься, головним чином, до арматури високого тиску, так як при низькому тиску ця умова завжди забезпечено.

Для швидкого орієнтовного визначення необхідного зусилля затяжки сальника іноді застосовують вираз Рс = zPpa6 кгс / см2.

Значення коефіцієнта z вказані в табл. 2.

Таблиця 2 – Значення коефіцієнта z

Рабочее давление Рраб, кгс/см22,561016254064100
Коэффициент z3,03,02,62,22,01,51,31,2

малюнок 1 Схема сальникового ущільнення