Герметизирующее устройство сопряжения вращающийся вал - неподвижная втулка

 

Изобретение относится к герметизирующим устройствам сопряжения вращающийся вал - неподвижная втулка. Устройство содержит уплотнительные кольца, установленные в лабиринтные канавки вала. Уплотнительные кольца выполнены разъемными в виде полуколец, которые изготовлены из пористого порошкового материала. Кольца установлены в лабиринтные канавки вала с натягом во втулке и по торцевым поверхностям канавок вала. По цилиндрической поверхности вала кольца установлены с зазором. Во втулке величина натяга больше, чем по торцевым поверхностям канавок вала. 1 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства, где используются механизмы и узлы с герметизирующими устройствами, например на автобусах с гидромеханическими передачами (ГМП). Качество, надежность и долговечность герметизирующих устройств зависит от совершенства конструкции и используемых материалов для их изготовления.

Известна конструкция герметизирующего устройства сопряжения вращающийся вал - неподвижная втулка. (Ремонт гидромеханических передач. Денисов А.Н., Кокушкин А. В. Автомобильный транспорт, 5, 1998, с.38). Герметичность этого сопряжения обеспечивается тремя лабиринтными секциями, устроенными на первичном валу. Каждая секция представляет собой лабиринт в виде двух канавок, в которых свободно размещены уплотнительные самопружинящие кольца, изготовленные из чугуна. Между этими секциями прокачивается масло под давлением 0,55. ..0,7 МПа. Герметичность достигается за счет контакта самопружинящихся уплотнительных колец с неподвижной втулкой и небольших зазоров между торцевыми поверхностями канавок и уплотнительных колец.

При вращении первичного вала ГМП разрезные уплотнительные кольца не обеспечивают надлежащего неподвижного контакта с втулкой и проворачиваются относительно нее за счет их контакта с валом в момент переключения передач. Вследствие этого протекает интенсивный износ канавок, уплотнительных колец и втулки в местах контакта с кольцами. Из-за нарушения герметичности при эксплуатации ухудшается работа ГМП в части переключения передач и величины наката автобуса, требуется замена уплотнительных колец, вала и втулки через каждые 30...35 тыс. км пробега.

В качестве прототипа предлагаемой конструкции уплотнения сопряжения вращающийся вал - неподвижная втулка выбрана конструкция торцового уплотнения (патент 2146023, бюл. 6, 2000), содержащая корпус, вал, невращающееся и вращающееся уплотнительные кольца, контактирующие между собой по плоской поверхности трения, причем на поверхности трения вращающегося кольца выполнена кольцевая канавка, соединенная каналами с коническими, радиально расположенными полостями, со стороны основания эти полости обращены вершинами наружу и сообщены ими с уплотняемой полостью, которые разделены шариками посредством пластинчатых пружин.

Недостатки принятого прототипа следующие: относительная сложность конструкции, невозможность использования этой конструкции без переделки для обеспечения уплотнения в нескольких секциях вращающегося вала.

Задачей настоящего изобретения является повышение безремонтного ресурса работы герметизирующего устройства, повышение долговечности и качества уплотнения, снижение интенсивности износа всех элементов уплотнения за счет создания бесконтактных сопряжений между ними.

Эта задача решается предложенной новой конструкцией уплотнения, представляющего собой герметизирующее устройство, содержащее неподвижную втулку с установленными в ней уплотнительными полукольцами и вращающимся валом, сопрягающимся с полукольцами своими лабиринтными канавками. Полукольца изготовлены из пористого порошкового материала, при монтаже устанавливаются с натягом во втулке и по торцевым поверхностям канавок, а по цилиндрической поверхности вала - с зазором, величина натяга полуколец во втулке должна быть больше, чем в лабиринтных канавках для обеспечения их неподвижности в процессе приработки и дальнейшей эксплуатации. После приработки полуколец и торцевых поверхностей лабиринтных канавок вала между ними возникает небольшой зазор, т. е. эти уплотнительные элементы находятся в бесконтактном сопряжении. Это обстоятельство обеспечивает практически неограниченный ресурс работы герметизирующего устройства с минимальными утечками масла через микроканалы между приработанными сопряженными поверхностями порошковых полуколец и лабиринтных канавок вала.

На чертеже представлен общий вид предлагаемой конструкции бесконтактного герметизирующего устройства сопряжений: втулка 1, уплотнительные полукольца 2, вал 3. Герметичность сопряжений при прокачивании масла через отверстия во втулке и по каналам 4 обеспечивается тремя лабиринтными секциями 5, устроенными на валу 3. Каждая секция представляет собой лабиринт в виде двух канавок 6, в которых размещены пористые порошковые полукольца 2, сопрягающиеся по торцевым поверхностям канавок с натягом, а по цилиндрической поверхности вала 3 - с зазором. Для создания натяга в сопряжении втулка 1 - уплотнительные полукольца 2 сборка производится с предварительным нагревом втулки, в которую запрессовывается вал 3 с установленными полукольцами.

Смонтированное герметизирующее устройство работает следующим образом.

При вращении вала 3 во время приработки происходит притирка торцевых поверхностей лабиринтных канавок 4 и уплотнительных полуколец 2, установленных с натягом в неподвижной втулке 1. После приработки между сопрягающимися поверхностями создается очень малый зазор, обеспечивающий надежную герметизацию практически с неограниченным ресурсом работы.

Работоспособность предлагаемой конструкции бесконтактного герметизирующего устройства для первичного вала гидромеханической передачи проверена на автобусе ЛиАЗ 677. При эксплуатации этого автобуса в течение 5 месяцев с пробегом более 45 тыс. км не было замечаний по работе ГМП в части переключения передач и наличия хорошего наката.

Формула изобретения

Герметизирующее устройство сопряжения вращающийся вал - неподвижная втулка, содержащее уплотнительные кольца, установленные в лабиринтные канавки вала, отличающееся тем, что уплотнительные кольца выполнены разъемными в виде полуколец, которые изготовлены из пористого порошкового материала, установлены в лабиринтные канавки вала с натягом во втулке и по торцевым поверхностям канавок вала, а по цилиндрической поверхности вала - с зазором, при этом во втулке величина натяга большая, чем по торцевым поверхностям канавок.

РИСУНКИ

Рисунок 1