弹性元件是旋转接头密封的重要元件之一,常用弹性元件的种类:弹簧和波纹管,他们的作用下:
(1) 给摩擦副一定的压紧力(预顶力),保证密封面的贴合,以使摩擦副在低压下启动运转及停车时构成良好的密封。
(2) 是缓冲冲元件,可以补偿空心轴的跳动及加工误差而引起的摩擦面不贴合。
(3) 摩擦面磨损时,推动摩擦环作为轴向移动,使摩擦面继续保持紧密贴合。
旋转接头中使用的弹簧多为圆柱螺旋压缩弹簧。
弹簧的设计应该考虑密封机构在运行的整个过程弹力不能改变很大。因为摩擦副环磨损时,弹簧伸长,张力减小,端面比压减小。所以,密封和弹簧的结构应保证在密封工作周期(寿命)的整个过程中(直到补偿环磨损到不能使用的拟定尺寸为止),摩擦副内单位压力的改变不超过10~20%。
圆柱螺旋压缩弹簧有大弹簧和小弹簧之分。小弹簧只在H型旋转接头中得到应用,它是采用了多个小弹簧多结构形式。旋转接头中普遍采用的是大弹簧。
设计圆柱螺旋压缩弹簧时注意下面几点:
(一) 弹簧的端面结构
一半为接触并紧型,通常每端并紧3/4~1 1/4圈,有时为1~2圈,两端并紧位置应当互相错开并磨平。弹簧材料直径大时取小值,反之取大值。端面与弹簧轴线必须垂直,因为端部的歪斜会造成摩擦副的偏磨(单边磨损)和挠曲。
(二)弹簧直径
弹簧的中径D2为弹簧的公称直径,其值应尽量符号下表的系列值,并应严格控制外径或内径的偏差,其偏差值可由国家标准查出。为了保证有足够的空间,应该考虑弹簧受载荷后簧圈的增大,其增大值可按下近似公式计算。
当两端面与支撑座可以由回转而摩擦力比较小时,中径的增大值∆D2与中径D2的比为
∆D2 t2-0.8td-0.2d2
—— = 0.10————————
D2 D2
式中 D2——弹簧中径(mm);
T ——弹簧的节距(mm)
D——弹簧的材料直径(mm)
(三)弹簧的旋绕比(弹簧指数)
旋绕比C值越小,曲率越大,卷制困难,工作时弹簧材料截面内侧切应力大于平均应力越多,弹簧的刚度也越大:C值越大,则相反。