Як ви хотіли б зв'язатися з нами?
  • Russian
  • Ukrainian
ruuk +380 50 417 3929 sbit@kauchuk.ua Пн - Пт 08:30 - 17:00 87504, м. Маріуполь, ул. Вузівська, 1-А
Сертифікат
ISO 9001:2015
Сертифікат
IATF 16949:2016
+380 67 000 1997
+380 95 048 1000
СКАЧАТИ ПРАЙС

Динамічне застосування ущільнюючих кілець

Завод РТИ "КАУЧУК" > Блог > Динамічне застосування ущільнюючих кілець

Динамічне застосування ущільнень найкраще описується як з’єднання, в якому є рух між апаратним компонентом і ущільнюючим елементом. Цей рух може бути зворотно-поступальним, обертальним або коливальним. У разі ущільнення штока клапана, воно також може бути комбінацією більш ніж одного типу.

Давайте розглянемо динамічне застосування і пройдемося по деяким найбільш поширеним однокомпонентним високоеластичним ущільнень.

Поршневі ущільнення

поршневые уплотнения

Поршневі ущільнення використовуються в з’єднаннях, пов’язаних з рухомим поршнем і / або плунжером, штоком. Такі ущільнення є переважними в динамічному застосуванні ущільнюючих кілець.

Для досягнення оптимальної продуктивності поршневих ущільнень, ви повинні взяти до уваги кілька чинників.

Вибір гумової суміші для циклічних теплових навантажень

Термічний цикл від високої (37 °С і вище) до низької (-40 °С і нижче) температури може викликати деформацію кільця ущільнювача при стисненні на підвищених температурах або недостатній відскок при низьких температурах, щоб забезпечити герметичне ущільнення. Витіки кілець ущільнювачів схильні відбуватися при низькому тиску і зворотно-поступальному русі механізмів. Тому, коли очікуються екстремальні операційні теплові цикли, рекомендується визначити гумову суміш для кілець ущільнювачів, показники якої перевищують потрібний температурний діапазон, показники залишкової деформації при стисненні і пружності.

Ударний тиск

При раптових зупинках і роботі на високих навантаженнях, гідравлічні елементи можуть створювати тиск в системі, що перевищує можливості ущільнення на опір екструзії. Щоб запобігти екструзію і, в кінцевому рахунку, руйнування кільця ущільнювача, різкі стрибки тиску слід передбачати як при виборі ущільнення, так і в конструкції системи. У міру необхідності, акумулятори або клапани скидання тиску, повинні бути вбудовані в гідравлічну систему. Використання опорних кілець або збільшення твердості ущільнення також можна використовувати для запобігання екструзії кільця ущільнювача.

Стиснення

Нижчі показники відсотка стиснення зменшують тертя, але ціною буде можливий витік в умовах низького тиску. Більш високі показники збільшують тертя і можливості ущільнення, але при цьому призводять до труднощів при складанні, швидшого зносу ущільнення і збільшеному потенціалу спірального збою.

Роторні ущільнення

Роторне застосування ущільнень – коли обертається вал, що обертається, проходить через внутрішній діаметр компонента ущільнення. Найбільш важливими факторами, які необхідно враховувати при ущільненні в роторних конструкціях є робоча температура, фрикційне теплоутворення, розтягування і стиснення ущільнення, механічна обробка вала і втулки.

роторные уплотнения

Робоча температура

Ущільнення валів не рекомендуються застосовувати при робочих температурах нижче -40 °С або вище +120 °С. Чим ближче середовище застосування до кімнатної температури, тим довше кільце ущільнювача може ефективно виконувати свою роботу.

Фрикційне теплоутворення

Роторне застосування ущільнень неминуче призводить до генерування тепла від тертя робочих поверхонь. Передбачається, що ущільнення має бути зроблено з гумової суміші, яка має високі показники термостійкості і мінімальні показники тертя. В основному для роторних ущільнень використовуються гумові суміші з внутрішнім мастилом.

Розтягування

У роторних ущільненнях розтягування внутрішнього діаметра повинні бути усунені шляхом проектування валів діаметром не більше, ніж внутрішній діаметр ущільнювача у вільному (розслабленому) стані. Ущільнення валів в разі ротаційного або коливального руху повинні бути розроблені без розтягування на вал. Коли еластомер піддається натягу і температура підвищується, він стискається, а не розширюється, що збільшує нагрівання і додаткове стиснення аж до пошкодження ущільнення. Це стиснення еластомеру через підвищену температуру відомо як ефект Гоу-Джоуля.

Стиснення

У більшості випадків застосування обертових валів, стиснення кільця ущільнювача має бути зведено лише до 0,05 мм при використанні кільця ущільнювача з зовнішнім діаметром на 5% більше, ніж супроводжуючої втулки. Після встановлення, периферичне стискання призводить до того, внутрішній діаметр кільця вступає в легкгий контакт з поворотним валом. Така конструкція мінімізує теплоутворення від тертя і продовжує термін служби ущільнення.

Дизайн втулки для динамічних ущільнень (ущільнювальне кільце круглого і X-образного перетину)
Обробка

Щоб звести до мінімуму передчасний знос і розгерметизацію, апаратні поверхні, які контактують з ущільненням при монтажі та експлуатації системи повинні бути підготовлені належним чином. Підготовка складається з відповідного підбору матеріалів, а також оптимальної обробки поверхні.

Для запобігання видавлювання або висікання ущільнення найкраще підходять прямокутні канавки. Для тисків до 10,34 МПа нахил збоку в 5 ° є прийнятним. Такі пази легше виробляти або формувати. Згладивши всі гострі кути приблизно на 0,05 мм можна уникнути непотрібних порізів або щербин ущільнення під час монтажу та експлуатації.

Обробка поверхні (поршневі ущільнення)

Поверхня не повинна бути сильно полірованої, так як вона не буде зберігати необхідне змащення. Найбільш підходяща шорсткість поверхні металу для динамічних ущільнень становить від 0,254 до 0,508 мікрон. Дробоструминне або електро-полірування поверхні ідеально підходить, так як воно забезпечує невеликі кишені в металі для уловлювання мастильних матеріалів. Краща поверхня – шліфована, воронована або твердо хромована. Більш м’які металеві поверхні, такі як алюміній або мідь, як правило, не використовують для динамічного застосування, якщо вони не мають жорстку гальванізовану поверхню.

Ущільнювальні кільця круглого перетину

Кільця круглого перетину є найпоширенішим типом ущільнення. Круглий перетин є економічним у виготовленні і забезпечує двоспрямоване ущільнення, яке легко встановити. При правильному застосуванні ущільнювальне кільце буде добре функціонувати в найдинамічніших компонентах. Круглий перетин забезпечує точкове навантаження – початкове стиснення виробляє мінімальну площу поверхні контакту.

уплотнительное кольцо круглого сечения

Так як ущільнювальне кільце має круглий поперечний переріз, воно буде мати тенденцію до обертання або прокручування в системах з довгим ходом поршня. Це відбувається в сухих умовах, коли сили тертя між ущільненням і рухомим компонентом вище, ніж в контакті зі стінками втулки.

Ущільнювальні кільця X-образного перетину

Х-образне кільце може також називатися квадрінгом. Поперечний переріз аналогічно чотирилиснику. Як і кільця круглого перетину, Х-кільце являє собою компресійне ущільнення. Коли відбувається первинне стиснення, є дві суцільні смуги ущільнення в поперечному перерізі. Поперечний переріз X-кільця є більш стабільним, ніж в ущільнювального  кільця круглого перетину, тому рекомендується для застосування в системах з більш довгим ходом поршня, або там, де більш широкий відбиток підстави ущільнення є перевагою.

Ущільнювальні кільця прямокутного перетину

Як і попередні типи ущільнюючих кілець, це компресійний ущільнення. Проте, початкове стиснення виробляє смугу компресії по всій контактній поверхні. Велика площа дотику, і в результаті – тертя, не робить цей тип ущільнення гарним вибором для динамічного застосування.

Манжети

Є багато варіантів манжет. Манжета – це односпрямоване ущільнення. На відміну від вищезгаданих ущільнюючих кілець, манжета не є компресійним ущільненням. Кращі зразки манжет мають поперечний переріз, яке є більш прямокутним, ніж квадратним. Це забезпечує кращу стабільність при довгому ході поршня і в потенційно сухих середовищах. Оскільки манжети «заряджаються» тиском, ущільнення може бути зроблено з гумової суміші більш твердої з високим модулем пружності, яка має відмінну стійкість до стирання і зносостійкість.

Порівняння площі контакту і геометрії ущільнення

Зверніть увагу, динамічні ущільнення дають витоку. Важливо знати, наскільки критична буде витік в процесі застосування ущільнення, а також вносити корективи конструкції відповідним чином. Тертя, знос, здатності ущільнення, екструзії, і стабільність є основними характеристиками, які беруться до уваги при оцінці динамічного застосування ущільнення.

Основи динамічних ущільнень
Тертя

Для зменшення тертя потрібно зробити наступне:
Зменшити стиснення
Знизити обробку поверхні
Збільшити кількість мастила
Зменшити площу поверхні контакту
Знизити тиск
Збільшити швидкість руху

Знос

Термін служби ущільнення знаходиться під впливом наступних факторів:
Вибір матеріалу
Поверхня обладнання
Наявність мастила

Герметичність

Для поліпшення герметичності, спробуйте виконати наступні дії:
Збільшити стиснення
Збільшити площу поверхні контакту
Підвищити тиск
Вибрати геометрію стиснення ущільнення по конструкції манжети

Екструзія

Дії, спрямовані на зниження екструзії ущільнення:
Скорочення екструзійного зазору
Збільшення твердості
Зниження тиску

Стабільність

З метою підвищення стабільності потрібно вибирати геометрію ущільнення з некруглим поперечним перерізом