Уплотнительные устройства

Уплотнительные устройства являются одним из основных элементов, от которого зависит производительность и надежность гидравлических и пневматических узлов и механизмов.

В то же время уплотнения являются самым слабым звеном гидравлических систем, при выходе из строя которого гидравлический агрегат становится неработоспособным. От совершенствования качества и свойств уплотнительных элементов напрямую зависят как темпы, так и направления развития гидравлических и пневматических машин и механизмов.

Виды и назначение уплотнительных колец

Резиновые уплотнители – группа изделий, используемых для предотвращения контакта двух сред при соединении деталей техники. Существует огромное множество видов уплотнений, наиболее популярными из которых являются обычные кольца и манжеты. Основная классификация происходит по месту установки уплотнения, выполняемой функции и конструкции.

Уплотнительные устройства

Методика подбора уплотнений

На эффективность эксплуатации влияет не только размер уплотнительного кольца и тип его сечения, но и материал. Обычно производители используют:

  • полиуретаны;
  • эластомеры;
  • силиконы;
  • тефлоны (политетрафторэтилены);
  • полиамиды;
  • резины различных групп и твердости.

Гидравлические уплотнения устанавливают в канавки, регламентированные соответствующими стандартами, которые протачивают или фрезеруют на поверхностях сопрягаемых частей узла. Это могут быть плоскости, и тогда устанавливают торцовые уплотнения. Радиальные уплотнения применяют при сопряжении цилиндрических тел вращения. При укладке резинового уплотнения в канавку оно деформируется, так как глубина канавки меньше радиуса поперечного сечения уплотнения. В процессе работы гидравлического устройства действующее давление стремится выдавить уплотнение в зазор между сопрягаемыми элементами.

Существенным недостатком резиновых уплотнений является свойство резины прилипать к сопряженным металлическим поверхностям в состоянии покоя, особенно если поверхность имеет высокую чистоту обработки. Это опасно тем, что в подвижных узлах при начальном движении штока могут возникнуть значительные силы трения, которые ведут к преждевременному изнашиванию уплотнения или даже к выходу его из строя. При эксплуатации в условиях высокого давления также может происходить выдавливание резины в зазоры уплотняемых соединений и возникновение течей.

Таким образом, в новых гидроагрегатах возникла необходимость в применении новых полимерных материалов – фторопласт, полиуретан, полиэфир. Модули упругости этих материалов в несколько раз выше, чем у резины, а коэффициент трения по стали в несколько раз ниже.

Коэффициент трения – очень важный показатель. Если коэффициент небольшой, снижаются потери энергии на механическое трение, повышается к.п.д. гидроаппарата. Увеличивается срок службы самого уплотнения, особенно это проявляется в механизмах с высокой скоростью перемещения уплотняемых деталей, таких как гидромолоты, виброплиты и т. п.

При высокой скорости скольжения уплотнений, нагруженных высоким давлением, их рабочие поверхности испытывают порой критические температурные нагрузки. Чтобы обеспечить необходимую теплопроводность, применяют уплотнения на основе фторопласта с различными теплостойкими наполнителями. Такие уплотнители называются композитными. Их материал представляет собой композицию из нескольких компонентов, свойства каждого из которых используются в работе данного уплотнения. Композитными являются резинофторопластмассовые, резинотканевые и другие уплотнения. В настоящее время существует более двухсот видов наполнителей для полимеров, и с расширением области применения полимеров их число растет.

В комбинированных уплотнениях резиновые кольца служат специальным элементом-эспандером, усиливающим прилегание пластмассового элемента к уплотняемой поверхности. В качестве материала пластмассовых уплотнений используют в основном фторопласты (ПТФЭ). Эти материалы обеспечивают небольшие потери энергии на преодоление трения, имеют высокую стойкость к агрессивным средам и температурам. Такие конструкции успешно работают при давлении до 35 МПа.

В настоящее время в высоконагруженных узлах успешно применяются комбинированные уплотнения с очень низким коэффициентом трения, в которых изготовленная из полимерного материала манжета выступающей частью определенной формы прижимается к штоку. Усилие прижатия обеспечивается действием установленного сверху манжеты резинового кольца круглого сечения.

Благодаря свойству резины образовывать прочные связи с некоторыми металлами как в результате вулканизации, так и путем приклеивания появился специальный широко применяемый вид резинометаллических уплотнений.