Розрахунок торцевих ущільнень (стр. 4 из 6)
Для виконання теплового розрахунку ущільнень необхідні коефіцієнти, що характеризують фізичні властивості рідин та газів, які омивають поверхні ущільнювальних кілець.
Динамічний коефіцієнт в'язкості та коефіцієнт теплопровідності газів можна оцінити наближеними формулами Сезерленда, якщо нехтувати їх незначним збільшенням із зростанням тиску (при тиску до 20 МПа):
(37)де Т - абсолютна температура, Т0 = 273 К;
- в'язкість та теплопровідність при атмосферному тиску та температурі °С; Тs- постійна.
Кінематичний коефіцієнт в'язкості
, а густина газу залежно від тиску та температури визначається за формулою Клаперона 
Коефіцієнт об'ємного теплового розширення для газів
Таблиця 5
У таблиці 5 наведені значення фізичних постійних, а також постійної Сезерленда для деяких газів при атмосферному тиску. Фізичні властивості води та деяких рідин при тиску насичення представлені в таблиці 6, а залежність температури водяного насиченого пара від тиску - в таблиці 7. Орієнтовні значення коефіцієнтів, що характеризують фізико-механічні властивості матеріалів, використовуваних для пар тертя торцевих ущільнень, наведені в таблиці 8.
Таблиця 6
Таблиця 7
Таблиця 8
Для ілюстрації викладеного методу розрахунку як приклад оцінимо тепловий стан механічного торцевого ущільнення, розрахункова схема якого близька до показаної на рисунку 11 б.
1. Початкові дані. Геометричні параметри:
rс = 39·10-3 м, ra1 = rb1
rc r1, ra2 = rb2 = r2 = 55·10-3 м, вс= la = 40·10-3 м, lb = 30·10-3 м, h0 = 2·10-3 м, k = 0,7.Експлуатаційні параметри:
Фізичні характеристики: матеріал кілець - обпалений графіт 2П-1000-Ф, просочений фенолформальдегідною смолою;
; ущільнювальна рідина - вода, t = 40°С - стала в камері ущільнення температура, v= 6,59·10-7 м2/с, 
= 6,66·10-4 Н·с/м2; 
103 кг/м3; 
, 
1/ºC; навколишнє середовище - повітря; t2 = 20°С, v2= 1,57·10-5 м2/с; 
2= 2·10-5 Н·с/м2; 
= 1,29 кг/м3, 
= 0,0278 Вт/(м·°С), 
= 3,41·10-3 1/ºС, ср2= 1,02·103 м2/(с2·ºС).2. Обчислення контактного тиску та втрат потужності на тертя. За формулою (8), якщо Fп-Fm
. Оскільки, рс > 0,65 МПа, можна припустити, що f =0,08. Sc = 7,35·10-4 м2, та за формулою (13) - Nс= 963 Вт.3. Обчислення безрозмірних критеріїв. Для рідини
Орієнтовно візьмемо середню температуру кільця 
, тоді 
. Якщо одержана у результаті розрахунку середня температура кільця виявиться істотно відмінною від прийнятої, то розрахунок потрібно буде повторити з уточненим значенням 
. При 
Для повітря 
.4. Обчислення параметрів m, В. За формулами (34) та (35) знаходимо
5. Обчислення температури в парі тертя. За формулою (36) t0=94,4+40=134 ºC.
6. Зміна температури уздовж кілець визначається за формулою (21):
Визначимо температуру кільця А у декількох точках:
На рисунку 11в показано зміну температури в 
(х) уздовж кілець.Середню по довжині температуру кільця можна визначити як
Для нашого випадку
що достатньо близьке до прийнятого при обчисленні критерію Грасгофа, значення 
Допустима температура для графіту 2П-1000-Ф [4, 11] становить 140-200° С, а при ущільнювальному тиску 2 МПа температура насиченого пару ts = 210°C, тому знайдену в парі тертя температуру t0, можна вважати допустимою.
4 Деформації ущільнювальних кілець
Досвід експлуатації торцевих ущільнень показує, що через кутові деформації кілець зношення контактних поверхонь по радіусу відбувається нерівномірно. Деформації в першому наближенні можна розглядати як поворот поперечного перетину кільця без зміни його форми та не враховувати взаємодії між кільцевими волокнами, тобто вважати напружений стан одноосним, що дозволяє порівняно легко обчислити кут повороту кільця [15]:
(38)де (рис. 12) ус - радіус центра ваги перерізу; Іу - момент інерції перерізу відносно осі Оу, що проходить через центр ваги та перпендикулярної до осі кільця; Е - модуль пружності матеріалу кільця; Mt, Мр - моменти сил відносно осі Оу, обумовлених нерівномірністю полів температур та тиску.
