Способ определения полной нормальной силы в уплотнительных узлах
Сущность изобретения: при наличии рабочего давления полый комбинированный с разными диаметрами нарезной сменный шток смещают перемещением букс двух цилиндров от участка штока с одинаковым диаметром к участкам штока с разными диаметрами. При возвращении в исходное положение к штоку прикладывают усилие груза заданной гиассы. Измеряют приращение давления при движении в противоположных направлениях двух сменных штоков, диаметры которых соответствуют диаметрам комбинированного штока, и по формуле находят нормальную силу. 5 мл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛ ИСТИН Е С К ИХ
РЕСПУБЛИК (51)5 6 01 Е 1/02
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4933387/10 (22) 05.05,91 (46) 07.05,93, Бюл, N 17 (71) Грузинский технический университет (72) Тамаз А, Гонгадзе, Р. M. Робакидзе, Л,И,Чхартишвили, Темур А. Гонгадзе и
А,Л,Басилашвили (56) Проблемы современной уплотнительной техники. Сборник докладов на II Международной конференции в Кренфильде. M.;
Мир, 1967, с. 269, Уплотнения и уплотнительная техника, / Под ред, А, И. Голубева и Л, А, Кондакова, М.: Машиностроение, 1986, с. 196.
Изобретение относится к измерительной технике.
Цель изобретения — повышение точности и надежности.
На фиг, 1 изображена схема устройства, реализующая равновесие полого штока с заданным давлением Р в замкнутой полости; фиг. 2 — схема устройства, реализующая равновесие полого штока при подаче в замкнутую полость жидкости или газа под давлением; фиг. 3 и 4 — схема для вывода уравнения равновесия полого штока; фиг. 5 — схема устройства для Определения разности давления при возвратно-поступательном движении полого штока, В корпусе в виде жесткой рамы находятся соосно расположенные подвижные цилиндры 1 и 2 и полый шток 3, образуя замкнутую полость.
Для осуществления способа необходимо иметь три разных полых штока 3 с различными геометрическими параметрами, но. Ж 1814О37 А1 (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛНОЙ
НОРМАЛЬНОЙ СИЛЫ В УПЛОТНИТЕЛЬНЫХ УЗЛАХ (57) Сущность изобретения; при наличии рабочего давления полый комбинированный с разными диаметрами нарезной сменный шток смещают перемещением букс двух цилиндров от участка штока с одинаковым диаметром к участкам штока с разными диаметрами. При возвращении в исходное положение к штоку прикладывают усилие груза заданной массы. Измеряют приращение давления при движении в противоположных направлениях двух сменных штоков, диаметры которых соответствуют диаметрам комбинированного штока, и по формуле находят нормальную силу, 5 ил, обработанными по одной технологии, т, е, коэффициенты трения на всех участках всех трех штоков примерно оцинаковы.
Первый полый шток (I) имеет по всей длине постоянный диаметр д1, второй полый шток (II) имеет по всей длине постоянный диаметр dz, третий комбинированный полый шток (И 1) в своей средней части имеет диаметр о1, а на обоих концах одна половина имеет диаметр d1, а другая половина— диамстр Ф. Разность диаметров /d1-д2/<1 мм (фиг, 3, 4).
В буксах обоих подвижных цилиндров устанавливаются испытываемые уплотнители 4 и 5, Для уравновешивания штока служит система, состоящая из хомута 6, ролика
7 и груза 8 массой С1. Для фиксации перемещений подвижных цилиндров сл..жит шкала 9, а для определения равновесного состояния штока — индикатор 10, ось которого устанавливается перпендикулярно к
1814037 плоскости, разделяющей разные половины штока. Для определения давлений служит манометр 11, Подвижный верхний цилиндр может нагружаться грузами, имеющими массу G.
Устройство, реализующее данный способ, работает следующим образом.
Устанавливают полый шток типа Ill, т. е. имеющий на обоих концах комбинацию диаметров d1 и d2. Замкнутую полость внутри подвижных цилиндров 1 и 2 заполняют жидкостью или газом. После этого подвижный верхний цилиндр 1 нагружают грузами, имеющими массу G, создавая в замкнутой полости давление Р, Добиваются того, чтобы буксы обоих цилиндров с испытываемыми уплотнителями 4 и 5 находились на участке штока, имеющем диаметр d1. Стрелка индикатора 10 устанавливается на нуль (фиг. 1).
В замкнутую полость подается под давлением жидкость или газ, при этом подвижные цилиндры 1 и 2 расходятся в противоположные стороны и их буксы с испытываемыми уплотнителями 4 и 5 оказываются на концах штока с комбинированными диаметрами d1 и д2.
При этом должно быть достигнуто одинаков вое расстояние — от оси индикатора 10 до
2 центров обоих уплотнительных колец, а это приблизительно то же самое, что расстояние от торцов цилиндров до оси индикатора.
Если d2 Равновесие полого штока 3 можно выразить уравнением для двух неизвестных Р1 и Р1(фиг. 3, 4): Р1-Р2=6, (1) В дальнейшем в устройстве последова. тельно заменяется полый шток типа Ill на полый шток типа i с диаметром d1 по всей длине и на полый шток типа Il с диаметром d2 по всей длине (фиг, 5). Придавая полому штоку возвратно-поступательное движение с постоянной скоростью, уравнение равновесия подвижного цилиндра 1 можно представить при наличии полого штока типа I в виде Ртр=р1$1 — G1 0 (при движении штока вверх); (2) — F>p=p1 S-6=0 (при движении штока вниз), (3) при наличии полого штока типа ll F p+P2S-G=-0 (пРи Движении штока вверх) (2) — F>p+P 2$-G=O (пРи Движении штока вниз). (3) Вычитая почленно уравнение (3) иэ уравнения (2) и определяя Ртр, получим P1- Р! Р! FTp. — S = — S1для пО2 2 лого штока типа I; Р! Л р! S1 Рг Брг $г (5) Решая систему, составленную иэ уравнений (1) и (5), относительно Р1 и Р2 имеем Р1 $1 G; (6) Р140 p2 S2 G! (7) Р2 45 Преобразуя уравнения (6) и (7) и допуская, что $1=$2 для применяемых на практике диаметров штоков, получим окончательно Р1= „G1; 1 — К (8) 1 Р2= К вЂ” 1 G1 55 (9) где k= — —, Л p1 — приращение давления + р! ХP2 при движении штока типа l с диаметром d1 вверх и вниз; F = $ — S2для по2 — 2 Л 2, тр- 2 т лого штока типа II, где р! и p1, р2 и р2 — величины давлений в замкнутой полости при перемещении полого штока в двух взаимно-противоположных Яd12 Я(12 направлениях; S1= 4 4 и $2= площади соответственно штоков типа I u It.. Заменяя Fzp=f Р где P — нормальная .сила, можно записать систему уравнений для штоков типов! и II в виде 25 тР1= р1 S1; тР2= 2 $2 (4) Деля почленно систему уравнений (4), получим 1814037 Л р2 — приращение давления при движении штока типа II c диаметром dg вверх и вниз, Пример определения полной нормальной силы в уплотнительных узлах по пред- 5 лагаемому способу, Рабочая жидкость АМГ-10. Наружный диаметр полого штока типа I d1=32,32 мм. Наружный диаметр полого штока типа II dz=32 мм. Диаметр поочередного сечения испытываемого 10 уплотнительного кольца бай=3,2 мм. Твердость материала уплотнительного кольца Н=80...90 ед. LUopa. Диаметр буксы цилиндра D=37,44 мм. Масса груза G=800 кг. Предварительное сжатие уплотнительного 15 кольца для штока с d<=32,32 мм и Ь вЂ” о 37,44 — 32,32 2 2 3,2 — 2,56 =0,2. 3,2 Предварительное сжатие уплотнительного кольца для штока с б2=32 мм и 0 — dz 37,44 — 32 1 2 2 2 — 2,72 мм 3,2 — 2,72 =0,15. В замкнутой полости внутри рабочих цилиндров 1 и 2, заполненных рабочей жидкостью АМГ-10, грузом, имеющим массу G=800 кг, создается рабочее давление Р=100 кг/см (фиг. 1). При возвратно-посту- 35 пательном движении для полого штока 1 с диаметром d>=32,32 мм определяем разность давлений Лр =р <р =5,8 кгlсм, аналогично для полого штока II с диаметром dr=32 мм разность давлений составит 40 Лр2=р2 — р2=4 кг/см (фиг. 5). Учитывая, что S> Sp, по формуле (5) определяем 45 рг Комбинированный шток !11 после того, как буксы цилиндров 1 и 2 перейдут с участка штока с постоянным диаметром d> на 50 участки, состоящие из двух половин с диаметрами бай=32,32 мм и dr=32 мм, возвращается в исходное положение под действием груза массой G=20 кг (фиг. 2). Таким образом, по формулам (8) и (9) 55 определяем искомые значения полной нормальной силы: Р G 1-К 20= 64кг; 1 — 1,45 К вЂ” 1 1 — 1,45 20 = 44 кг, Формула изобретения Способ определения полной нормальной силы s уплотнительных узлах, заключающийся в том, что при наличии рабочего давления полый шток смещают в радиальном направлении, возвращают в исходное положение с помощью груза заданной массы и определяют полную нормальную силу, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и надежности, комбинированный с разными диаметрами неразрезной сменный шток смещают перемещением букс двух цилиндров от участка штока с одинаковым диаметром к участкам штока с разными диаметрами, а при возвращении в исходное положение усилие груза заданной массы прикладывают к штоку в точке, равноудаленной от букс цилиндров, затем измеряют приращение давления при движении в противоположных направлениях двух дополнительных сменных штоков, диаметры которых соответствуют диаметрам комбинированного неразрезного сменного штока, а полную нормальную силу определяют по формулам 1 или Р2= — — 61, К вЂ” 1 где Р> и Рр — величины полной нормальной силы; Gi — величина заданной массы груза, необходимая для возвращения комбинированного штока в исходное положение; К вЂ” коэффициент, равный - ——, Л р1 ð2 Л р1=р1 -р1 — приращение давления при движении сменного штока с большим диаметром соответственно вверх и вниз; Лрг=р -рг — приращение давления при движении сменного штока с меньшим диаметром соответственно вверх и вниз; 1814037 Щ Х Составитель Т. Гонгадзе Техред М, Моргентал Корректор Л, Пилипенко Редактор Заказ 1825 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 :, р1 и р, р и р2 — величины давлений в замкнутой полости при перемещении полого штока в двух взаимно противоположных направлениях, 
