Причины возникновения постепенных отказов

Анализируя причины возникновения постепенных отказов, необходимо подчеркнуть, что эти причины, как и виды отказов, в значительной степени взаимосвязаны между собой. Затвердевание рабочей кромки сальника в известной мере предопределяет ее повышенный износ, возникновение трещин и потерю натяга. Вместе с тем значительное влияние на износ и потерю натяга сальника оказывают другие факторы и в определенных условиях эти факторы могут приобретать решающее значение.

Затвердевание рабочей кромки сальника представляет собой процесс, который, с одной стороны определяется температурным режимом работы сальника, а с другой - физико-механическими свойствами самой резины. К факторам, непосредственно влияющим на температурный режим работы сальника, относятся температура агрегата, в котором он установлен, и потери на трение или момент трения в уплотнении.

Момент трения в уплотнении зависит от натяга сальника, конструкции сальника и всего уплотнительного узла, материала сальника и уплотняемого вала, точности изготовления и чистоты поверхности вала, количества и качества смазки, окружной скорости вала, попадания абразивных частиц в зону трения.

Из перечисленных факторов наибольшее влияние на момент трения оказывает натяг сальника, т. е. разница между диаметром вала и диаметром рабочей кромки сальника до его установки на вал. При уменьшении натяга снижается момент трения, температура нагрева кромки сальника и вероятность ее затвердевания. По условиям температурного режима желательно было бы иметь натяг наименьшим, однако принято считать, что для обеспечения в течение длительного времени способности сальника компенсировать износы рабочей кромки и пояска вала натяг сальника должен быть достаточно большим. Раньше максимальный натяг сальников для агрегатов трансмиссии автомобиля выбирался равным 2,5-3 мм. Сложность уменьшения натяга сальника состоит в том, что если исходить из реально имевшихся ранее в эксплуатации износов сальников и сопряженных с ним деталей, то для гарантированной компенсации этих износов требуется натяг, равный, по крайней мере, 2,5 мм. Степень же уменьшения износа при уменьшении натяга наперед неизвестна и может быть выяснена только на основе большого экспериментального материала.

При исследовании и последующем внедрении в производство сальников с уменьшенным радиальным натягом исходили из того, что со снижением натяга падает износ, при этом степень уменьшения износа может быть увеличена путем дополнительной пыле- и грязезащиты. Эффективность различных вариантов грязезащиты сальниковых уплотнений проверялась на стенде для испытания карданных валов. Уплотнения устанавливали в промежуточные опоры карданных валов, помещенные в грязевую ванну. Состав ванны: 40% чернозема, 10% песка и 50% воды. Режим работы стенда: частота вращения вала 850 об/мин; крутящий момент 30 кгс-м. Эффективность уплотнений оценивалась по появлению грязи в масле промежуточных опор. Для контроля за работоспособностью уплотнений через каждые 3 ч бралась проба масла из промежуточных опор. Результаты испытаний показали, что по принятому критерию ресурс уплотнения, при стендовых испытаниях более чем с 20 раз превосходит ресурс уплотнения, поэтому в производство было внедрено первое уплотнение.

Момент трения в сальниковом уплотнении зависит также от чистоты поверхности вала, при увеличении которой уменьшается момент трения. Особенно эффективным обычно оказывается применение обработки уплотняемого вала методом поверхностной пластической деформации, так как в этом случае не только повышается чистота поверхности, но и образуется упрочненный поверхностный слой, имеющий повышенную износостойкость.

Внедрение обкатки шеек фланцев карданных валов вместо шлифования позволило создать накатанный слой глубиной 0,8 мм с твердостью 244 и повысить чистоту поверхности с 8-го до 9-го класса.