На рис. 204,6 приведена схема полугнездных фланцевых уплотнений. Эти уплотнения характеризуются наличием внешних выступов на нижнем фланце, образующих посадочные места для резиновых прокладок. Толщина прокладок должна быть выше выступов: посадка прокладки идет вплотную к выступу или с зазором Аг по радиальному направлению. При некоторой нагрузке на верхний фланец, приводящей к контактному давлению f, создается осевое сжатие прокладки е. Если этим нагружением еще не выбрана разница между толщиною прокладки и высотою выступа или не выбран зазор Аг между выступом и прокладкой, то разуплотнение узла следует линейной зависимости контактного давления уплотнения f и критического давления рабочей среды РКр-
Это показано на участке f рис. 212, т. е. повторяется зависимость, приведенная на рис. 205. Однако в тот момент, когда прокладка при радиальном смещении коснется выступа, то при дальнейшем повышении рабочего давления Р на участке 2 критическое давление Ркр возрастает более резко, чем на участке f; проявляется так называемое самоуплотнение.
Ближайшее исследование этого явления показало, что если на поверхности контакта прокладки и фланца имеется смазка и дано начальное контактное давление f, то последнее при подаче рабочего давления будет падать (рис. 213) до fо отвечающего Р0, по
При наличии смазки k = 0,7; для абсолютно жестких зависимости либо несменяемых (например, привулканизованных) прокладок k = 0.
В тот момент, когда деформируемая прокладка коснется вы ступа, прекратится падение контактного давления f по зависн мости (13.1) и начнется подъем его по уравнению
Физический смысл явления описываемого уравнением (13.17) состоит в том (при С= 1), что в области ВС избыточное (с увеличением Р) рабочее давление Р— Р0 передается по закону Паскаля через прокладку на выступ и на фланцы, что и ведет к увеличению контактного давления f или к самоуплотнению прокладки.
Наилучшим условием проявления самоуплотнения будет отсутствие зазора Аf», тогда, с момента подачи уплотняемого давления Р, сразу же увеличивается давление f на фланцах. Схема, приведенная на рис. 213, отвечает некоторой заданной деформации е сжатой прокладки. С увеличением е или с увеличением модуля резины Е при той же деформации е возрастает контактное давление f и характеристика ABC смещается вправо.
На рис. 214 приведена зависимость / и Ркр для прокладок из различных резин с модулями Е = (18—60) -10 Н/см2 при постоянном начальном зазоре Д/
Потеря герметичности узла теперь зависит от критического контактного давления F^, тем большего, чем больше рабочее давление Р. Надежности уплотнения можно достигнуть уменьшением модуля Е резины, уменьшением зазора Аг и применением смазки контактных поверхностей, что ведет к уменьшению силы трения. При несмазанных поверхностях значения fo*=f и Р0 намного выше, чем при смазанных и увеличиваются пропорционально статическому модулю резины Ё. К тому же контактное давление в области самоуплотнения жесткой резины (Е = 60 10 Н/см2) при смазанных поверхностях выше, а при сухих ниже, чем контактное давление мягкой резины.
Исходя из уравнения (13.16) при Р => Р0 и из уравнения (13.17), можно дать общее расчетное уравнение контактного напряжения в таком виде:
Это уравнение имеет смысл при давлениях рабочей среды Р > Ро.