前面已经提到旋转接头漏水因素是由许多原因造成的,密封缝隙的机械变形是其中因素之一。
力图改变密封缝隙形状的力,主要决定于液体载荷系数K和被密封介质的压力大小以及此压力的作用方向。在变形的影响之下密封环要发声倾斜,导致不适靠外径D,就是靠内径d接触,这就必然要改变载荷系数。如果旋转接头生产厂家设计人员熟知这些规律性,那么适当的确定密封的几何尺寸和合适的选择材料,就可以计算出理想的变形,并且将它控制在极限范围之内。
1. 轴向力对旋转接头密封缝隙变形的影响
旋转接头摩擦副密封面的变形与载荷系数K的关系,以及变形和它与非补偿环的形状和装设方法的关系相似。
对与结构简单的环,按盖马(Gemma)提出的方法,其计算转角的公式为:
环上1点和2点处的主应力为:
因为不管在任何情况下,角Ø都很小,所以可以为sin Ø≈Ø,因而补偿动环的变形为
SMa==ØbCF
式中CF——形状系数。
在轴向力的作用下,缝隙的变形值以及由此而造成的在d或者D处接触面的缝隙形状式由环A和环B单独变形值的叠加而得,即:
SMa=SAMa+SBNa
这样看来,变形受环的结构形状以及具有一定弹性模量的材料的影响。
对于原始密封缝隙是平行的情况,变形值S的符号和因此而形成的接触部位D(+)处或者d(-)处与压力的增高相对应。如果在运转过程中由于磨损两个密封面重新构成平行缝隙时,那么当去掉载荷后,S的符号变化。当加载荷时,沿外径D构成接触线,但是由于磨损、接触部位要变化,在运转过程中形成新的平行缝隙之后,如果去掉载荷就转变成沿内径d接触。
这些变化对旋转接头摩擦副的性能有非常重要的影响。因为一方面可能发生过热过载,而另一方面又可能丧失接触。
2. 径向力对旋转接头密封缝隙变形的影响
承受内压的补偿环向外变形呈现圆锥形,因为在内径d处接触。如果它承受外压则向内变形,呈收缩锥形,在外径D处接触。对于一端固定,另一端是自由的中空圆筒,在静水压力P1作用下比泽诺(Biezeno)和格拉梅尔(Gram-mel)给出了它的微分方成时和它们的解。经变换推导密封的变形为:
SMr= ØbCF
式中CF式形状系数转角为:
式中m为纵向身长对横向伸长之比。
一般说来补偿静环的弹性模量E低,所以它的弹性变形也较大。