1. Применение гидравлических уплотнений

1.1 Общая информация

Для широкого диапазона применяемых технических требований и нагрузок потребовалась разработка различных форм уплотнений. Классификация гидравлических уплотнений производится на основе их функции и конструкции (Рис. 4.1).

 

Гидравлические уплотнения делятся, кроме того, на уплотнения с симметричным и асимметричным поперечным сечением.
Асимметричные уплотнения сконструированы таким образом, что во встроенном состоянии с предварительным натягом они прилегают по всей ширине статической поверхности, что обеспечивает достаточно прочную посадку в канавке. Поэтому правильное предварительное натяжение на подвижной стороне возможно только после установки в монтажное пространство (Рис. 4.2 Рис. 4.3).

 1.2 Гидравлические уплотнения / Предварительный выбор уплотнений

Наряду с основным требованием надежного уплотняющего эффекта пользователь ожидает от гидравлического уплотнения:
• надежность в эксплуатации;
• длительный срок службы;
• простой монтаж
• совместимость с рабочей жидкостью при высоких и низких температурах
• высокую сопротивляемость механическим повреждениям (например, экструзии)
• малое трение
• хорошую упругость для надежной работы даже при наличии эксцентриситета между штоком и корпусом, соответственно поршнем и цилиндрической трубой, во время эксплуатации и при расширении трубы за счет рабочего давления.

Эти требования в случае специального применения, наряду с реальными условиями эксплуатации (давление, температура, скорость перемещения), имеют решающее значение при выборе уплотнения.
Предварительно уплотнение можно выбрать из перечня продукции – Гидравлические уплотнения → Merkel - Гидравлические компоненты: штоковые уплотнения - Спектр продукции
С учетом соответствующих условий эксплуатации названные границы применения могут быть в отдельных случаях расширены. При большом количестве циклов, прерывистом режиме или при других осложненных условиях эксплуатации рекомендуется предельные значения не использовать одновременно. Наши технические консультанты охотно дадут вам соответствующие рекомендации.

1.3 Системы уплотнений

1.3.1 Общая информация

При очень высоких рабочих требованиях отдельные уплотнения не оправдывают всех ожиданий, или стойкость уплотнений из-за высоких нагрузок невысока. При одновременно возникающих экстремальных условиях эксплуатации и требованиях, как например:
• высокое рабочее давление, высокая скорость хода;
• длинный ход и большое количество циклов с дополнительным требованием минимальной течи, низкого трения уплотнения, высокой стойкости и надежности в эксплуатации, рекомендуется применение систем уплотнений.

Отдельные уплотнения, объединенные в одной системе, должны иметь следующие признаки:

1.3.2 Первичное уплотнение

• достаточная уплотняющая функция
• очень хороший обратный отсос
• низкое трение при высоком рабочем давлении
• высокая износостойкость
• возможность разгрузки давления

   

 

1.3.3 Вторичное уплотнение

• высокий уплотняющий эффект при низком давлении
• высокая износостойкость
• хороший обратный отсос при низком давлении в соединении с двойным грязесъемником

1.3.4 Направляющий элемент

• незначительная деформация под нагрузкой
• высокая износостойкость
• низкое трение

1.3.5 Грязесъемник

• высокая грязеудаляющая способность
• на входящем штоке должна оставаться масляная пленка

 

1.4 Система уплотнений 1

1.4.1 Особенности

Система уплотнений состоит из:
Первичное уплотнение: манжета Syprim SM
Вторичное уплотнение: манжета T 20
Грязесъемник: PU 5
Направляющий элемент: SB

1.4.2 Стандартный диапазон применения

Давление: ≤ 40 МПа
Скорость: ≤ 0,8 м/с
Температура: –30 °C до +100 °C
Среда: гидравлические масла HL, HLP
Поведение при течи: ++
Надежность эксплуатации: ++++
Свойства трения: +++

+ удовлетв. +++ оч.хор. ++ хор. ++++ отлично

1.4.3 Примеры использования

• землеройно-транспортные агрегаты
• цеховые транспорт. средства
• автокраны

   

1.5 Система уплотнений 2

1.5.1 Особенности

Система уплотнений состоит из:
Первичное уплотнение: Omegat OMS-MR
Вторичное уплотнение: манжета T 20
Грязесъемник: PU 5
Направляющий элемент: SB

1.5.2 Стандартный диапазон применения

Давление: ≤ 40 МПа
Скорость: ≤ 1,5 м/с
Температура: –30 °C до +100 °C
Среда: гидравлические масла HL, HLP
Поведение при течи: ++
Надежность эксплуатации: +++
Свойства трения: +++

+ удовлетв. +++ оч.хор. ++ хор. ++++ отлично

1.5.3 Примеры использования

• цеховые транспорт. средства
• автокраны

 

 

1.6 Система уплотнений 3

1.6.1 Особенности

Система уплотнений состоит из:
Первичное уплотнение: Omegat OMS-MR
Вторичное уплотнение: Omegat OMS-MR
Грязесъемник: PT 1
Направляющий элемент: SB

1.6.2 Стандартный диапазон применения

Давление: ≤ 40 МПа
Скорость: ≤ 2 м/с
Температура: –30 °C до +100 °C
Среда: гидравлические масла HL, HLP
Поведение при течи: +++
Надежность эксплуатации: ++
Свойства трения: +++

+ удовлетв. +++ оч.хор. ++ хор. ++++ отлично

1.6.3 Примеры использования

• цеховые транспорт. средства
• автокраны
• литьевые машины

   

1.7 Система уплотнений 4

1.7.1 Особенности

Система уплотнений состоит из:
Первичное уплотнение: Omegat OMS-MR
Вторичное уплотнение: манжета T 20
Грязесъемник: PT 1
Направляющий элемент: SB

1.7.2 Стандартный диапазон применения

Давление: ≤ 40 МПа
Скорость: ≤ 1,5 м/с
Температура: –30 °C до +100 °C
Среда: гидравлические масла HL, HLP
Поведение при течи: ++++
Надежность эксплуатации: +++
Свойства трения: +++

+ удовлетв. +++ оч.хор. ++ хор. ++++ отлично

1.7.3 Примеры использования

• литьевые машины

 

 

 

2. Механизм уплотнения и влияющие факторы

2.1 Герметичность, трение, износ.

2.1.1 Общая информация

Гидравлические приводы широко используются в различных устройствах и машинах для механизации и автоматизации процессов.

Основные области применения:
• машино- и приборостроение
• строительные машины
• грузовые автомобили
• сельскохозяйственные машины
• горные машины

Важнейшим компонентом в создании линейного приводного движения является гидравлический цилиндр. Работа и надежность эксплуатации механизмов с гидравлическим приводом существенно зависит от используемых в гидроцилиндре уплотнений.


2.1.2 Статическая герметичность

В неподвижном состоянии все упругие гидравлические уплотнения, вследствие напряжения прессовой посадки pv, непроницаемы. Уплотняемое давление p накладывается на преднатяг pv. Контактное давление на уплотняемой поверхности pd, таким образом, всегда больше, чем уплотняемое давление (→Рис. 4.9).

pd = pv + p

2.1.3 Образование смазывающей пленки

При движении поверхность перемещения, смоченная жидкостью, проходит под контактной областью уплотнения.
Уплотнение при этом действует как жидкостной грязесъемник, но оно не в состоянии полностью снять жидкость.
В результате перемещения возникает сопротивление среды, и уплотнение, вследствие гидродинамического роста давления, отрывается от поверхности перемещения. За уплотнением на поверхности остается тонкая пленка жидкости.
Толщина растянувшейся жидкой пленки зависит от скорости роста давления (dp/dx)max на стороне входа жидкости в уплотнительный зазор, от динамической вязкости жидкости η и от относительной скорости перемещения между уплотнением и контрповерхностью (→Рис. 4.9).

   

Если растянувшаяся жидкостная пленка при обратном ходе снова полностью подается в камеру сжатия, говорят о динамической плотности.


2.1.4 Трение

На трение гидравлического уплотнения существенное влияние оказывает толщина смазывающей пленки между уплотнением и контрповерхностью.

Могут встречаться три состояния трения.
• Трение покоя
(сухое трение твердого тела)
• Смешанное трение
(трение твердого тела и жидкости)
• Жидкостное трение
(трение в жидкости без контакта с твердым телом)
Эти три области представлены на кривой Стрибека (→Рис. 4.10).

При пуске сначала должно быть преодолено высокое трение покоя. С возрастанием скорости все больше жидкости заносится между уплотнением и поверхностью трения, и непосредственная поверхность касания уменьшается. После этого сила трения резко снижается.
При все возрастающей скорости достигается область жидкостного трения. Сила трения постоянно увеличивается при росте скорости. В этой области гидродинамического смазывания сила трения возникает исключительно вследствие напряжения сдвига τ в жидкости.

gk to f2

2.1.5 Износ

Износ гидравлических уплотнений зависит от толщины смазывающей пленки, соответственно, от свойств трения.
Большая часть уплотнений работает в области смешанного трения и подвергается постоянному износу.

 

 

gk to ris 4 10

Наряду с условиями эксплуатации, давлением, температурой и скоростью, износ существенно зависит от свойств материала, пары трения и смазывающих свойств гидравлической жидкости. Воздух в гидравлической жидкости, как и примеси, также влияет на износ.


2.2 Влияние физических и химических параметров

2.2.1 Рабочее давление

Сила хода цилиндра определяется его размерами и давлением в системе. Давление служит первым критерием при выборе уплотнения и твердости применяемых уплотнительных материалов. Согласно рекомендациям CETOR стандартные цилиндры проектируются как для ступени давления 16 МПа(160 бар), так и для 25 МПа(250 бар). Преобладающая часть всех гидроцилиндров работает также при этих давлениях. Системы с высоким давлением до 40 МПа (400 бар) применяются сегодня в горной промышленности и в тяжелых передвижных гидравлических механизмах с соответствующими видами уплотнений.
При работе гидроцилиндра элементы уплотнения находятся под постоянным знакопеременным давлением. В дополнение к этому, при внешних воздействиях часто возникают пиковые давления, особенно в передвижных гидравлических механизмах.

   

Эти шоковые нагрузки могут многократно повысить давление в системе и поэтому предъявляют к уплотняющим элементам высокие требования. При выборе уплотнения следует принимать во внимание эти нагрузки.


2.2.2 Гидроудар

В пространстве между направляющей и уплотнением при малых допусках зазора направляющей в результате движения создается гидродинамическое давление. Причиной является гидродинамический напор, который зависит от динамической вязкости среды, ширины зазора, скорости и длины направляющей (→Рис. 4.11).
Образовавшийся в направляющей избыток давления рассчитывается как
gk to f3

При металлических направляющих, чтобы избежать роста гидродинамического сопротивления, нужно обеспечить разгрузочные каналы для компенсации давления.


gk to ris 4 11

В противном случае, уплотнение преждевременно разрушится (→Рис. 4.12). Разгрузочные каналы предпочтительнее выполнить в виде спиральных канавок c сечением, большим, чем максимальная поверхность щелевого кольца (→Рис. 4.13).
Следует избегать осевых отверстий для выравнивания давления, т.к. они способствуют разрушению уплотнения при воздействии потока жидкости.
При использовании пластмассовых направляющих лент и колец уже имеются каналы обратного отсоса в виде зазора (→Рис. 4.13).


2.2.3 Скорость

Скорость между уплотнением и движущейся контрповерхностью для материалов из резины и полиуретана находится обычно в пределах от 0,1 м/с до 0,5 м/с. Однако решающим является конкретный случай применения.

    gk to ris 4 12

 

gk to ris 4 13


Так, например, можно допустить для Т 20 как вторичного уплотнения 0,8 м/с или для Simko 300 при давлении от 250 бар – 0,8 м/с. Для PTFE-материалов допустимо 5 м/с.
Образование смазывающей пленки и трение в значительной степени зависят от скорости. В пределах от 0,05 м/с и ниже трение сильно увеличивается. В особенности при высоких температурах может возникнуть "скольжение-залипание".
Это постоянно повторяемое движение рывками – стопорение и скольжение – между уплотнением и контртелом. Для устранения проблем используются материалы с низким коэффициентом трения (напр. PTFE).


2.2.4 температура

Температура гидравлической среды и температура окружающей среды влияют на выбор материала.
Оптимальная температура для работы уплотнения и стабильности масла от +40 до +50. Температура на рабочей кромке уплотнения вследствие трения значительно выше, чем температура масла.
Обычно температура при работе гидроцилиндра, как правило, + 80°C, в экстремальных условиях она достигает 110 °C. С повышением температуры материал уплотнения становится более эластичным и теряет стабильность формы. Если температура, при которой используется наш полиуретан достигает 110°C, мы рекомендуем фазу приработки для уплотнения при более низкой температуре (80 °C). В зависимости от конкретных условий эксплуатации, может быть целесообразным дополнительный подпор динамической кромки металлической пружиной или кольцом круглого сечения из FKM или HNBR.
Если ожидается температура выше 110°C, то необходимо применение особых материалов (напр. FKM, PTFE/FKM). При низкой температуре твердость уплотняющего материала повышается. Уплотнение теряет упругость. Одновременное увеличение вязкости масла почти не влияет на надежность действия уплотнений. В области низких температур до –40 °C хорошо себя зарекомендовали морозостойкие материалы на основе NBR.
Как уже неоднократно упоминалось, температура очень сильно влияет на физические свойства материалов из эластичной резины.
Диаграмма "Испытание на крутильные колебания" показывает зависимость динамического модуля сдвига от температуры (модуль сдвига при испытании на крутильные колебания определяется по DIN 53 520). Справа налево видна область эластичной резины с почти постоянным модулем, затем область перехода с крутым подъемом и, наконец, область стеклообразного состояния, в которой резина жесткая и хрупкая, снова с почти постоянным модулем. При новом подъеме температуры хладнохрупкость (по аналогии: хладноломкость) снова исчезает. Итак, процесс стеклования – обратимый. Переход из эластичной области в областьстеклования особенно важен, т.к. он во многих случаях определяет границу применения при низких температурах.

   


Этот переход, как следует из вышеупомянутой диаграммы "Испытание на крутильные колебания", не резкий, а продолжается в определенной области.
Область перехода из эластичного в стеклообразное состояние характеризуется температурой перехода в стеклообразное состояние Tu (температурой максимума лог. декремента затухания Λ). Однако, эта температура дает только грубое представление о низкотемпературном пределе работы материала, т.к. на практике для эластомерного материала именно характер напряжения имеет решающее значение.
Один и тот же материал достигнет предела своего напряжения при более высокой температуре, если он подвергается шоковой нагрузке с большой скоростью деформации, чем, например, при медленном растяжении. С помощью испытаний на крутильные колебания реально различить два разных материала, однако, на практике предел рабочих температур определяется вместе с соответствующими элементами конструкции.

Пример:
У неподвижного уплотнения тепло возникает при начале движении за счет трения. При температурах, когда возникает опасность затвердевания при замораживании, теплоты трения может хватить для сохранения уплотнения упругим или, чтобы привести его в рабочее состояние быстро, сразу после начала движения. Испытания при низких температурах целесообразны только для сравнения материалов и определения их технического применения.
Более подробная информация → Общие технические данные и материалы со стр. 20.0.

 

2.2.5 Гидравлические среды

В гидравлике для переноса энергии от насоса к цилиндру используются рабочие жидкости различного типа. Основная и чаще всего применяемая рабочая жидкость – это минеральное масло.
Смазывающая способность масла имеет решающее значение для износа подвижных частей. Влияние на смазывающую способность оказывают вязкость и добавки для улучшения смазывания.
Для идентификации вязкости гидравлические масла подразделяются на классы вязкости по DIN ISO 51 519.
Критерием разделения является номинальная вязкость при относительной температуре +40 °C.
Вязкость гидравлического масла зависит от давления и температуры. Начиная с давления от 20 МПа (200 бар) вязкость значительно увеличивается. В зависимости от номинальной вязкости и температуры, вязкость удваивается приблизительно при 40 МПа (400 бар).

 

gk to ris 4 14

gk to ris 4 15

 

С повышением температуры вязкость масел очень быстро уменьшается. Показателем этого отношения, вязкость-температура, является коэффициент вязкости. Чем выше коэффициент вязкости гидравлического масла, тем меньше зависимость вязкости от температуры (→Рис. 4.15).
Гидравлические масла подразделяются на различные группы:
• гидравлические жидкости на основе минерального масла (→Табл. 4.1)
• Гидравлические жидкости, поддающиеся биологическому расщеплению (→Табл. 4.2).
Наряду с минеральными маслами в последнее время также стали применяться, так называемые рабочие жидкости, "не наносящие ущерба окружающей среде". При этом различают рабочие жидкости на основе растительных масел (HETG), полигликоля (HEPG) и синтетических эфиров (HETG).
    Совместимость стандартных материалов с этими рабочими жидкостями обеспечивается не во всех случаях. Для применения в этих жидкостях разработаны специальные материалы, такие как полиуретановый материал Simritan 94 AU 955. В передвижных маслогидравлических механизмах в некоторых случаях применяются моторные масла (HD), так что для всего транспортного средства требуется только один тип масла.
Для определенной цели, напр. в самолетах и в горной промышленности, жидкости на основе минерального масла из-за их огнеопасности не могут применяться. В этих случаях используются трудновоспламеняющиеся жидкости (→Табл. 4.3).

 

Классификация по DIN Гидравлические масла
Классификация по
рекомендациям ISO
Характеристики/
Свойства
Применение
H HH  минеральное масло без присадок  сегодня практически не применяется
H-L HL  присадки, препятствующие коррозии, и присадки для повышения сопротивляемости старению  для оборудования, работающего с небольшими нарузками
H-LP HM  как и для H-L, а также присадки, снижающие износ, и присадки для повышения уровня допустимой нагрузки  для механизмов с большими нагрузками
H-LPD -  как и для H-LP, а также детергенты и диспергирующие присадки  для устройств с большими нагрузками при опасности попадания воды в масло
H-V HV  как для H-LP,а также улучшенное соотношение вязкость-температура  устройства, которые применяются при низких и сильно колеблющихся температурах

 

Табл. 4.1 Гидравлические жидкости на основе минерального масла

 

 

 Классификация по рекомендации DIN  Основная жидкость
 HEPG  Полигликоль
 HETG  Растительное масло
 HEEG  Полностью синтетический сложный эфир

 

 Табл. 4.2 Гидравлические жидкости, поддающиеся биологическому расщеплению

 

 

Группа Состав/содержание
воды
Температурный
диапазон
применения
Кинематическая
вязкость при +40 °C
Применение
Водосодержащие рабочие жидкости
HFA E Эмульсии минерального масла в воде, содержание воды > 80% (обычно 95%)  +5 °C до +60 °C  0,5 мм2/с до 2 мм2/c горное дело, гидравлические прессы, гидростатические приводы с  небольшим рабочим давлением
HFA S Синтетическое масло в водном растворе, содержание воды > 80% (обычно 95%)
HFB Водные эмульсии в минеральном масле, содержание воды > 40% +5 °C до +60 °C не ньютоновская жидкость не применяется в Германии
HFC Водные полимерные растворы, содержание воды > 35% –30 °C до +60 °С 20 мм2/с до 70 мм2 гидростатические приводы при небольшом рабочем давлении
Безводные рабочие жидкости
HFD R Основа сложный фосфорнокислый эфир –30 °C до +150 °C 10 мм2/с до 50 мм2 в немецкой каменноугольной промышленности не допускаются
HFD S Основа хлорированные углеводороды гидродинамические муфты до 150 °C
HFD T Смеси из HFD R и HFD S
HFD U Синтетические жидкости другого состава допускаются

 

Табл. 4.3 Трудновоспламеняющиеся жидкости

 

 

Вследствие большого, не всегда для нас обозримого, выбора среды с различными и непостоянными присадками вышеназванные границы применения могут служить лишь ориентиром. Мы рекомендуем в конкретных случаях проводить проверку на устойчивость.

В Указаниях VDMA 24 317 собраны свойства и маркировка этих жидкостей. В DIN 24 320 определены свойства жидкостей HFA.
Из трудновоспламеняющихся жидкостей в горной промышленности имела успех, прежде всего, жидкость HFA.
Жидкости HFB и HFD применяются только в специальных случаях.

2.2.6 Загрязнение в масляном контуре

Гидравлические масла могут загрязняться посторонними примесями, как песок, продукты истирания металла, металлическая стружка и продукты окисления (старение масла под воздействием высоких температур и кислорода).
Недостаточная фильтрация масла может привести к нарушению работы уплотнения и прочих элементов гидравлической системы. Металлические стружки и абразивные частицы песка выводят из строя уплотнение, как только они попадают под уплотняющую кромку.

2.2.7 Воздух в масле

Во всех гидравлических жидкостях имеются молекулы воздуха в свободном состоянии. Этот свободный воздух в масле не нарушает работу уплотнения.
Гидравлическое масло при повышении давления может связывать больше молекулярного воздуха. При понижении давления свободный воздух освобождается. Возникают воздушные пузырьки, которые часто собираются в незаполненных уплотнением частях канавок.
При внезапном повышении давления масляно-воздушная смесь так сильно нагревается, что от сжатия может произойти самовоспламенение. Этот процесс, называемый дизельным эффектом, при частом повторении разрушает уплотнение.
Дальнейшее повреждение уплотнения происходит из-за нерастворенного воздуха во время движения.
Пузырьки воздуха, стягиваются вместе с маслом между уплотнением и контртелом, расширяясь по мере приближения к ненапряженной стороне уплотнения.
Эта эрозия воздушными пузырьками приводит к продольным задирам на поверхности уплотнителя.
Как следствие этого происходит дальнейшее разрушение уплотнения потоком жидкости, вызванное подмыванием (эрозия потоком) и сносом области, близкой к поверхности.
Повреждения из-за присутствия воздуха в масле могут быть существенно сокращены, если из всей гидравлической системы перед началом работы воздух удален.

 

2.3 Влияние геометрических параметров

2.3.1 Ход

Длина хода рабочего цилиндра находится преимущественно в пределах между 0,1 м и 1,0 м. При очень малых перемещениях (до нескольких сантиметров) и высокой частоте не происходит образования необходимой смазывающей пленки, поэтому у уплотнений, изготовленных из резиновых материалов, может иметь место повышенный износ.
В данном случае преимущественно применяются уплотняющие элементы из PTFE.
При больших перемещениях, до нескольких метров, существует опасность сильного нагревания уплотняющего элемента. Отклонение штока от формы, различная шероховатость поверхности и эксцентриситет сильнее проявляются при большой длине хода.

2.3.2 Монтажное пространство

Для определения монтажных пространств и размеров уплотнений служат следующие критерии:
• применение и вид нагрузки цилиндра;
• стандартное или специальное уплотнение;
• стандартные монтажные пространства.
Чем выше нагрузка на уплотнение, тем мощнее должен быть профиль. При одинаковом диаметре уплотнения с меньшей радиальной толщиной больше подвержены повреждениям и износу. При одинаковом, в процентном отношении, радиальном натяге абсолютный натяг (в миллиметрах) уплотнения с меньшей радиальной толщиной меньше, чем у уплотнения с большей радиальной толщиной.
Итак, уплотнение с мощным профилем в большей степени может перекрывать большие эксцентриситеты вследствие зазора направляющей.
В каталоге приводятся размеры уплотнений, которые поставляются со склада сразу или в короткий промежуток времени, по требованию, и которые с давних пор успешно применяются для уплотнения поршней и поршневых штоков.
Размеры, совпадающие со стандартными, отмечены.
В DIN ISO 5597 установлены монтажные пространства для уплотнений штоков и поршней.
В DIN ISO 6547 приводятся монтажные пространства для поршневых уплотнений с интегрированными направляющими элементами.
Для монтажных пространств грязесъемников действует DIN ISO 6195.
В стандарте ISO 7425 определены компактные уплотнения, состоящие из PTFE вращающегося кольца и упругого нажимного кольца.

2.3.3 Ширина зазоров и посадки

Пределы зазоров и посадок, прежде всего для задней стороны уплотнения, определяются рабочим давлением, типом и материалом уплотнения. Размер допустимой ширины зазора существенно зависит от материала уплотнения (→Рис. 4.16).
Допустимая ширина зазора указывается при описании отдельных элементов уплотнения. При расчете ширины зазора должны учитываться заданный зазор направляющей (допуски посадки), упругая отдача направляющей и упругая деформация цилиндрической трубы под давлением. В противном случае, при односторонней установке штока или поршня, допустимая ширина зазора может быть превышена.

gk to ris 4 16

Если допустимая ширина зазора будет превышена, то на стороне уплотнения, не подверженной давлению, возникнет экструзивный износ, который через короткое время разрушит уплотнение (→Рис. 4.17 e →Рис. 4.18).

gk to ris 4 17    gk to ris 4 18

 

gk to ris 4 19

 

gk to ris 4 20

 

Примечания к определению допусков

(→Табл. 4.4 и →Табл. 4.5)

Допустимый размер зазора x2max на не подверженной давлению стороне уплотняющего элемента указан в описании конструкций наших уплотняющих элементов.
Чтобы избежать металлического контакта между поршнем и цилиндром или штоком и головкой штока, необходим минимальный зазор x3min между направляющей и штоком или поршнем.
Указанные в нижеприведенной таблице значения действуют при максимально допустимом удельном контактном давлении поверхности применяемого направляющего элемента.
Если максимально допустимое удельное контактное давление применяемого направляющего элемента используется не полностью, то вследствие меньшей упругой деформации направляющего элемента возможны меньшие размеры x3min. Мы рекомендуем, однако, принимать в расчет указанные данные, т.к. на практике возникающие радиальные нагрузки значительно меняются, а зазор направляющей увеличивается вследствие износа.
i Для определения предельных значений может быть предоставлена программа расчетов. Пожалуйста, запрашивайте.

Направляющая
лента
x3min Температура D/d Допуск (S)
KB, SB 0,10 мм –30 °C до +120 °C   –0,02 / –0,08
KBK, SBK 0,10 мм –30 °C до +120 °C   0 / –0,05
FRA 0,15 мм –30 °C до +100 °C ≤ 120 0 / –0,10
FRA 0,15 мм –30 °C до +100 °C >120 0 / –0,15
FRI 0,15 мм –30 °C до +100 °C   0 / –0,10

 

2.3.4 Шероховатость поверхности

Работа и срок службы уплотнения сильно зависят от конечной обработки уплотняемых поверхностей скольжения.
Незначительная шероховатость поверхности при максимальной опорной длине профиля обеспечивает оптимальный срок службы.
В →Табл. 4.4 приводится обзор допустимых шероховатостей поверхности и применяющихся способов обработки.

 

Цилиндрические
трубы
Материал: St 52 или лучше
Допуски: H 8–H 11, в зависимости от уплотнения (→ отдельное описание)
Глубина
шероховатости:
R max ≤ 2,5 мкм
Ra ≤ 0,05–0,3 мкм
Mr 50–90% на глубине микропрофиля c=0,5xRz, исходя из относительной линии Cref=0%.
Способы
обработки:
Хонингование и обкатка (накатное полирование). При последней технологической операции должно иметь место не снятие материала, а пластическое деформирование давлением. Риски, желобки, концентрически расходящиеся или спиральные риски от обработки недопустимы.
Штоки
Материал: CK 45 или лучше
Допуски: определяется случаем применения и элементом уплотнения (→ отдельное описание)
Глубина
шероховатости:
R max ≤ 2,5 мкм
Ra ≤ 0,05–0,3 мкм
Mr 50–90% на глубине микропрофиля c=0,5xRz, исходя из относительной линии Cref=0%.
Способы
обработки:
Отшлифовано без поверхностной микроструктуры или накатное полирование (обкатка).
Защита от коррозии: твердое хромирование с толщиной слоя 30–50 мкм.
Упрочнение: Закалка (55–60 HRC) и твердое хромирование.
После твердого хромирования окончательно обработать до требуемой чистоты поверхности (финиширование, полирование и т.п.). Возникающие при этом царапины, задиры, концентрически расходящиеся или спиральные риски недопустимы.
Монтажное
пространство
Материал: сталь, стальное литье (без усад. раковин)
Допуски: могут быть взяты из соотствующих чертежей монтажных пространств
Глубина
шероховатости:
основание канавки: Rmax ≤ 6,3 мкм
Ra ≤ 1,6 мкм
Mr 50–90% на глубине микропрофиля c=0,5xRz, исходя из относительной линии Cref=0%.
Боковины канавки: Rmax ≤ 15,0 мкм
Некоторые конструкци допускают шероховатое основание канавки;
(например KI 310, KI 320: Rmax ≤ 10 мкм, Ra = 2,0 мкм, → отдельное описание)

Способы
обработки:

Примечание:

Обточка и шлифование.

Фосфатированные и нитрированные поверхности (покрытие, химическое никелирование) без окончательной механической обработки непригодны в качестве контртела для уплотнения.

 

Табл. 4.4 Шероховатость поверхности и способы обработки

 

 2.3.5 Длина несущего профиля материала/профиль поверхности

Основная величина для оценки поверхности – это длина несущего профиля материала Mr (процентное отношение длины несущего профиля к полной измеряемой длине lm профиля шероховатости на глубине микропрофиля с). Mr определяет форму профиля, которая зависит от применяемого способа обработки. Эти показатели свойств контртела имеют решающее значение для работы и срока службы уплотнения.
Нижеуказанные значения Rmax, Ra и Mr описывают только топологию поверхностей, но не их абразивность. Поэтому на конечной стадии рекомендуется формообразующая обработка материала (например, обкатка или накатное полирование).
Царапин, задиров и усадочных раковин следует категорически избегать.

 

3. Монтаж гидравлических уплотнений

3.1 Общая информация

Перед установкой уплотняющих элементов всю систему необходимо очистить от остатков технологической обработки, опилок, грязи и прочих инородных частиц. Уплотнения при монтаже нельзя протягивать или проталкивать через острые кромки, резьбу, канавку пружины и т.п. Эти места перед монтажом нужно закрывать (Рис. 4.22).


Острые кромки нужно зачистить, соответственно предусмотреть фаски или радиусы. Ни в коем случае нельзя использовать инструменты с острыми краями. Уплотнение, поршневой шток и труба цилиндра перед монтажом должны быть смазаны маслом или смазкой. При нагревании уплотнения перед монтажом в горячем масле, от +80 °C до +100 °C, материал уплотнения становится более эластичным, и уплотнение легче устанавливается.

3.1.1 Входящие фаски штоков и труб

Чтобы избежать повреждения уплотнителя при монтаже, на цилиндрических трубах и штоках делаются фаски. Чистота поверхности фаски Rt ≤ 4 мкм. Кромка в месте перехода от фаски к поверхности скольжения должна быть закруглена и отполирована. Соответствующие данные для изделий Вы найдете в описаниях конструкций.

3.2 Монтаж уплотнений штоков

При монтаже уплотнений штоков различают два варианта установки (Рис. 4.23):

• Ручная установка в неразъемное монтажное пространство (рекомендация по монтажу I). Уплотнения, которые подходят для этого вида монтажа, отмечены в таблице размеров буквами h и w.
• Монтаж в разъемное пространство (Рекомендация по монтажу II). Уплотнения, для которых необходимо разъемное монтажное пространство, не отмечены в таблице.

   

 

3.2.1 Инструмент для монтажа штоковых уплотнений

Ручная установка в неразъемные монтажные пространства (рекомендация по монтажу I) может быть существенно облегчена за счет применения подходящих монтажных приспособлений.
С помощью монтажного приспособления I (номер заказа 00375753) манжеты диаметром от 35 мм (толщина профиля 5 мм) до номинального диаметра 80 (толщина профиля 10 мм) можно вставлять в неразъемные канавки. Кольцо сжимается в форме почки и проталкивается в направляющую штока. После заскакивания уплотнения в канавку монтажный инструмент удаляется.
Дальнейшее совершенствование ручного монтажа уплотнений штока состоит в использовании подходящей заглушки и штока (Рис. 4.26).
При этом уплотнение сначала вставляется с одной стороны в канавку вручную и затем продвигается штоком, пока не сядет в канавку. Заглушка и шток должны быть изготовлены из подходящего пластика.

3.2.2 Установка манжеты и компактного уплотнения с защитным кольцом

Манжета SM (первичное уплотнение) с насаженным защитным кольцом может быть вставлена в прорезную канавку. Для этого в канавку сначала укладывается уплотнительное кольцо. Потом устанавливается защитное кольцо. Компактные уплотнения с закрепленным защитным кольцом могут вставляться в прорезные канавки, в зависимости от диаметра и профиля.

3.2.3 Монтаж компактных уплотнений из нескольких частей для штока: Omegat OMS-MR

При диаметрах штока ≤ 15мм требуется аксиально доступное монтажное пространство. При диаметрах штока до 28 мм рекомендуется аксиально доступное монтажное пространство. Если конструкция этого не позволяет, уплотнение выбирается по минимальному посадочному размеру L. Для диаметров 38–50 мм для облегчения монтажа также рекомендуется использовать уплотнения с меньшим размером L (Рис. 4.26). Максимально допустимая ширина зазора для соответствующей конструкции должна приниматься во внимание.

 

3.2.4 Установка в разъемное монтажное пространство

Начиная с определенного номинального диаметра, в зависимости от толщины профиля, уплотнения штока должны устанавливаться в разъемное монтажное пространство. Предельные величины указаны (Табл. 4.5). Установка уплотнений штока в разъемное монтажное пространство (рекомендация по монтажу II) возможна без особых приспособлений.
Для серийного монтажа мы рекомендуем применение монтажной оправки и монтажного толкателя (Рис. 4.27).

  Манжеты и цельные компактные уплотнения
Тощина профиля P=(DN-dN)/2 7,7  10  12,5  15 
Предельный номинальный диаметр для ручного монтажа 25  30  40  50  80  100  105 

 Уплотнения, подходящие для ручного монтажа, обозначены в соответствующих размерных таблицах буквой h (=рука).

Таблица 4.5 Предельные размеры для ручного монтажа (ориентировочные значения)

 

3.3 Монтаж уплотнений поршня

Аналогично монтажу уплотнений штока, для уплотнений поршня также различают два вида установки:
• Ручной монтаж в неразъемное монтажное пространство Уплотнения, подходящие для этого вида установки, обозначены в таблицах размеров h или w.
• Установка в разъемное монтажное пространство В собранном состоянии детали прочно затягиваются металлическими элементами, чтобы исключить экструзивный износ на статической стороне.

3.3.1 Поршневые компактные уплотнения из нескольких частей.

Поршневые уплотнения серии Simko устанавливаются, большей частью, без приспособлений. На рисунках представлен ручной монтаж без приспособлений поршневого уплотнения Simko 300. Сначала насаживается резиновый силовой элемент. Затем уплотняющее кольцо PUR укладывается в канавке одной стороной и проталкивается через предварительно смазанный корпус поршня, пока полностью не сядет в канавку.

 

 

 

3.3.2 Монтажные приспособления для уплотнений поршня

С помощью подходящих монтажных приспособлений ручной монтаж существенно облегчается.

   

Поршневые уплотнения серии Simko, такие как манжеты, которые иногда применяются как односторонние уплотнения, легко устанавливаются при помощи простого монтажного приспособления. Смотри следующие иллюстрации:

   

 

   

3.4 Установка компактных уплотнений серии Omegat для поршней и штоков

Компактные поршневые уплотнения Omegat (OMK-MR, OMK-S, OMK-E, OMK-ES) и компактные уплотнения штока Omegat (OMS-MR, OMS-S) почти по всем размерам подходят для неразъемных монтажных пространств. Установка требует особой тщательности.
i Чтобы избежать повреждений рабочей кромки, которые приводят к образованию течи еще до начала эксплуатации, должны быть приняты во внимание наши указания по сборке.

3.4.1 Указания по сборке при монтаже

Уплотнения Omegat состоят из высокопрочного и износостойкого профильного кольца, работающего на сжатие, и круглого кольца в качестве элемента предварительного натяжения. Тщательный монтаж очень важен для безупречной работы.
Прежде чем начать установку, позаботьтесь, пожалуйста, о том, чтобы:
• абсолютно необходимые входящие фаски на штоке и трубе цилиндра были зачищены и закруглены;
• резьба и острые края были прикрыты,
• пыль, грязь, опилки и др. посторонние примеси были тщательно удалены,
• уплотнения Omegat и элементы конструкции были смазаны маслом или консистентной смазкой (использовать только смазки без добавок твердых веществ! При этом обращать внимание на совместимость со средой.);
• монтажные инструменты были из мягкого материала и не имели острых краев.
После нагревания в масле до 80 °C растяжение и деформация профильного кольца Omegat существенно облегчается.

 Уплотнение штока Omegat
 Установка уплотнений штока Omegat в неразъемное монтажное пространство очень проста (d ≤ ∅ 15 требуется аксиально доступное монтажное пространство):  
 • В канавку вложить кольцо круглого сечения в свободном состоянии.  
 • Профильное кольцо Omegat сплющить в форме почки (Внимание: избегать острых сгибов!).  
 • Для серийного монтажа предпочтителен монтажный инструмент.  
 • Сжатое профильное кольцо Omegat поместить на кольцо круглого сечения таким образом, чтобы уплотняющая кромка легла к нажимной стороне.  
 • Профильное кольцо Omegat в свободном виде вложить в канавку.  
 • Затем откалибровать толкателем. Толкатель может быть изготовлен из PA, POM или аналогичных материалов. Фаски от 15° и минимальная длина 30 мм.  

 

∅ d L ∅ d толкателя
<50 15 ∅ d - 0,1
≥50...<120 20 ∅ d - 0,18
≥120...<200 30 ∅ d - 0,25
≥200...<650 40 ∅ d - 0,35
≥650...<900 50 ∅ d - 0,5
   

 Рекомендация: При d ∅ > 15 мм и для более крупных серий используйте монтажные приспособления. Профильное кольцо благодаря этому меньше деформируется. Основные конструктивные принципы представлены на схеме.

 

 Предпочтительные материалы: 
толкатель – пластик 
конусная гильза – пластик

i Готовый монтажный инструмент Вы можете заказать у
нас.

 

 

 Поршневое уплотнение Omegat

Установка поршневых уплотнений Omegat на цельные поршни выполняется, в основном, с помощью монтажного инструмента.

• В канавку вложить кольцо круглого сечения в свободном состоянии.

• Протянуть профильное кольцо Omegat с разжимной оправкой через коническую монтажную втулку и вставить в канавку, при больших размерах использовать монтажную ленту (№ заказа 24346745), (не использовать инструменты с острыми краями).

• Профильное кольцо Omegat с подвижным кольцом калибровать по диаметру поршня. При использовании профильных колец с размером L ≥ 6,3 мм рекомендуется применять пластиковый ленточный бандаж.

 

 3.4.2 Указание по монтажу компактного поршневого уплотнения L43

Установка компактного поршневого уплотнения L43 не сложна и, в основном, соответствует обычным компактным уплотнениям поршня. Монтаж должен производиться в следующем порядке.

 3.4.3 Монтаж компактного поршневого уплотнения T19

Для всех изделий размерного ряда T 19 рекомендуется использование монтажных приспособлений; также возможна ручная сборка при техобслуживании.
Порядок монтажа отдельных частей:
• первая V-втулка
• уплотняющий элемент
• вторая V-втулка

3.4.4 Указание по установке двойного грязесъемника PT 2

Двойные грязесъемники серии PT 2 устанавливаются в аксиально недоступные монтажные пространства от ∅ 150 мм без вспомогательных инструментов. Для установки сначала укладывается в канавку большое кольцо круглого сечения, маленькое кольцо круглого сечения – в канавку PTFE профильного кольца, затем профильное кольцо деформируется в виде почки и вставляется. Нужно следить за тем, чтобы профильное кольцо не изгибалось и, чтобы уплотняющая кромка была правильно расположена по направлению давления. При меньших размерах, пожалуйста, используйте монтажное приспособление.
Размеры < ∅ 100 мм не могут устанавливаться в проточенные канавки.

3.4.5 Указание по установке двойного грязесъемника PT 1

Двойные грязесъемники серии PT 1 с внутренним диаметром ≥ 30 мм устанавливаются в недоступное осевое монтажное пространство без вспомогательного инструмента. Для меньших размеров рекомендуется монтажный инструмент.

Для установки сначала укладывают в канавку кольцо круглого сечения, затем профильному кольцу придают форму почки и вставляют его. Следует следить за тем, чтобы профильное кольцо не изгибалось и, чтобы уплотняющая кромка была правильно расположена по направлению давления.

3.5 Монтаж комплекта уплотнений шевронных манжет

3.5.1 Указания по монтажным пространствам для шевронных манжет

Регулируемые монтажные пространства дают возможность оптимальной установки. После продолжительного времени работы и износа уплотнения затягивание сальника продлит срок службы и предотвратит остановку агрегата. Для регулируемых монтажных пространств рекомендуется растяжение от 2,5% и регулировка от 7,5% размера "L". Нерегулируемые монтажные пространства экономически более выгодны, т.к. нет необходимости в уплотнительных шайбах. Для этих монтажных пространств рекомендуется тип B. Упругие резиновые опорные кольца берут на себя функцию предварительного осевого сжатия и постоянного регулирования во время работы. Техническое обслуживание места уплотнения не требуется.

3.5.2 Монтаж

Перед установкой все отдельные части комплекта уплотнений равномерно смазываются. Могут использоваться консистентные смазки на основе минеральных масел. Шток должен находиться во время установки в монтажном пространстве цилиндра. Все части комплекта должны устанавливаться по отдельности. При этом нужно внимательно следить за тем, чтобы манжеты не скручивались.
Разрезные уплотнительные комплекты шевронных манжет применяются в случае ремонта, например, в больших установках, когда цельные уплотнения невозможно установить.
Обратите внимание: разрезные шевронные манжеты имеют запас по периметру окружности, чтобы на стыке достигалось достаточное сжатие и хорошее действие уплотнения. Поэтому поставляемый комплект цельных уплотнений не должен разрезаться. 
Открытые шевронные манжеты всегда поставляются с вложенными профильными шнурами.

3.6 Монтаж уплотнений Forseal из PTFE

Силовые уплотнения рекомендуется устанавливать в разъемные канавки. В исключительных случаях возможно производить монтаж в полуоткрытые канавки. Тем не менее, мы просим дополнительно нас запрашивать об этих случаях.
i Во время монтажа уплотняющее кольцо нельзя изгибать.

3.6.1 Указания по установке уплотнений Forseal FOI из PTFE

Поперечное сечение канавки Кольцо ∅ Xmin Монтируется начиная с FOI- L
1,45 х 2,4 1,78 0,2 12 4
2,25 х 3,6 2,62 0,3 20 4,5
3,10 х 4,8 3,53 0,5 30 5
4,70 х 7,1 5,33 0,6 40 7
6,10 х 9,5 7,00 0,7 55 9

3.6.2 Указания по установке уплотнений Forseal FOI из PTFE

Поперечное сечение канавки OR- ∅ Xmin Монтируется начиная с FOA- L
1,45 х 2,4 1,78 0,4 15 4
2,25 х 3,6 2,62 0,6 20 4,5
3,10 х 4,8 3,53 0,7 25 5
4,70 х 7,1 5,33 0,8 30 7
6,10 х 9,5 7,00 0,9 45 9