前面已經(jīng)提到旋轉(zhuǎn)接頭漏水因素是由許多原因造成的,密封縫隙的機械變形是其中因素之一。
力圖改變密封縫隙形狀的力,主要決定于液體載荷系數(shù)K和被密封介質(zhì)的壓力大小以及此壓力的作用方向。在變形的影響之下密封環(huán)要發(fā)聲傾斜,導致不適靠外徑D,就是靠內(nèi)徑d接觸,這就必然要改變載荷系數(shù)。如果旋轉(zhuǎn)接頭生產(chǎn)廠家設計人員熟知這些規(guī)律性,那么適當?shù)拇_定密封的幾何尺寸和合適的選擇材料,就可以計算出理想的變形,并且將它控制在極限范圍之內(nèi)。
1. 軸向力對旋轉(zhuǎn)接頭密封縫隙變形的影響
旋轉(zhuǎn)接頭摩擦副密封面的變形與載荷系數(shù)K的關系,以及變形和它與非補償環(huán)的形狀和裝設方法的關系相似。
對與結(jié)構(gòu)簡單的環(huán),按蓋馬(Gemma)提出的方法,其計算轉(zhuǎn)角的公式為:
環(huán)上1點和2點處的主應力為:
因為不管在任何情況下,角?都很小,所以可以為sin ?≈?,因而補償動環(huán)的變形為
SMa==?bCF
式中CF——形狀系數(shù)。
在軸向力的作用下,縫隙的變形值以及由此而造成的在d或者D處接觸面的縫隙形狀式由環(huán)A和環(huán)B單獨變形值的疊加而得,即:
SMa=SAMa+SBNa
這樣看來,變形受環(huán)的結(jié)構(gòu)形狀以及具有一定彈性模量的材料的影響。
對于原始密封縫隙是平行的情況,變形值S的符號和因此而形成的接觸部位D(+)處或者d(-)處與壓力的增高相對應。如果在運轉(zhuǎn)過程中由于磨損兩個密封面重新構(gòu)成平行縫隙時,那么當去掉載荷后,S的符號變化。當加載荷時,沿外徑D構(gòu)成接觸線,但是由于磨損、接觸部位要變化,在運轉(zhuǎn)過程中形成新的平行縫隙之后,如果去掉載荷就轉(zhuǎn)變成沿內(nèi)徑d接觸。
這些變化對旋轉(zhuǎn)接頭摩擦副的性能有非常重要的影響。因為一方面可能發(fā)生過熱過載,而另一方面又可能喪失接觸。
2. 徑向力對旋轉(zhuǎn)接頭密封縫隙變形的影響
承受內(nèi)壓的補償環(huán)向外變形呈現(xiàn)圓錐形,因為在內(nèi)徑d處接觸。如果它承受外壓則向內(nèi)變形,呈收縮錐形,在外徑D處接觸。對于一端固定,另一端是自由的中空圓筒,在靜水壓力P1作用下比澤諾(Biezeno)和格拉梅爾(Gram-mel)給出了它的微分方成時和它們的解。經(jīng)變換推導密封的變形為:
SMr= ?bCF
式中CF式形狀系數(shù)轉(zhuǎn)角為:
式中m為縱向身長對橫向伸長之比。
一般說來補償靜環(huán)的彈性模量E低,所以它的彈性變形也較大。