§ 11.6.4. Характеристики вводов

Вакуум.При определении работоспособности вводов вращения, поступательного и качательного движений наибольшую трудность представляет расчет сильфонов.  

Сильфон можно рассматривать как пружину с жесткостью

где Q — сила упругости сильфона; λ— упругий ход сильфона; D_H и D_B — наружный и внутренний диаметры сильфона, мм; t — шаг гофр, мм; δ— толщина стенки сильфона, мм; n — число гофр; Е — модуль упругости материала сильфона. Для полутомпака Л80 модуль упругости E=116 000 МПа, а для стали 12Х18Н10Т — 202 000 МПа. Наибольшее влияние на жесткость сильфона оказывают разность наружного и внутреннего диаметров и толщина стенки. Жесткость сильфонов следует учитывать при расчете точных и слабонагруженных механизмов.  

На рис. 11.27 показаны две основные схемы деформации сильфонов во вводах движения в вакуум. Осевая деформация сильфонов используется во вводах поступательного движения, а изгибная — во вводах вращательного движения.

При осевой деформации сильфонов по схеме рис. 11.27, а на величину h возникают напряжения

где μ — коэффициент Пуассона; K₂ — постоянный коэффициент, зависящий от α=R_н/R_B

Для контуров сильфона:

наружного

Внутреннего

При изгибной деформации сильфонов по схеме рис. 11.27, б напряжения зависят от угла поворота торца сильфона φ. Установочная длина сильфона при этом не изменяется. Расчетная формула для напряжений на наружном и внутреннем контурах имеет вид

где при расчете напряжений по наружному контуру

а по внутреннему контуру

Из записанных формул (11.15) и (11.16) видно, что напряжение по внутреннему контуру больше, чем по внешнему.

Во вводах движения в вакуум сильфоны испытывают циклические нагрузки. Для приближенного расчета долговечности сильфона N, выраженной в количестве рабочих циклов или нагружений, которые сильфон может выдержать до разрушения, используется зависимость вида

где K=11-1011, х=4,42; для стали 12Х18Н10Т а — максимальные напряжения в сильфоне по одной из схем нагружения, МПа.

Требуемая долговечность сильфонов зависит от условий их работы и может колебаться от 10 000 до 1000 000 циклов. В особо тяжелых случаях ограничиваются даже 1500 циклами.