Уплотнения в гидравлике: что важно знать о манжетах и кольцах для гидроцилиндров

Стабильность работы гидроцилиндра практические полностью связана с выбором и качеством его уплотнителей. Его составляющие, такие, как грязесъемники, манжеты и кольца, могут работать даже при чрезмерном давлении, сильных динамических нагрузках и постоянном взаимодействии с гидравлическими маслами. Если неправильно подобрать элементы или выполнить плохой монтаж, то это приведет к снижению мощности, появлению грязи в системе и дорогому ремонту всей гидравлической системы. В данной статье описано устройство системы уплотнения гидроцилиндра, выбор правильных компонентов и предотвращение стандартных ошибок.

Гидроцилиндр — высоконагруженный узел, использующий несколько видов уплотнений, со своим функционалом. Если понять то, как они комбинируют, то можно не допустить ошибок по обслуживанию.

Динамические уплотнения штока — наиболее важный узел. Он находится в крышке цилиндра, что не дает вытекать маслу вдоль движущегося штока. Конструкция узла обычно состоит из нескольких элементов. Главное уплотнение (чаще встречается напорная манжета) способно справляться с рабочим давлением системы, которое может превышать сотен бар. Буферное или guide-кольцо нередко установлено за ним. Оно поддерживает шток, предотвращая его поперечный люфт и перекос. Грязесъемник защищает внутреннюю полость цилиндра от попадания абразивной пыли, грязи и влаги с внешней стороны. Если грязесьемника нет или от уже износился, то это нередко приводит к быстрому износу главного уплотнения.

Статические уплотнения и уплотнения поршня полости цилиндра и неподвижные соединения герметичными. Чтобы достичь этого, используют уплотнительные кольца круглого сечения (O-Rings) и специально предназначенные поршневые манжеты или кольца. Поршневые уплотнения созданы для разделения полости высокого и низкого давления, и служат для преобразования энергии масла в движение штока. Если уплотнители износятся, то это приведет к внутренним утечкам, при которых масло перельется из одной области в другую. Из-за этого снизится мощность, самопроизвольное движение штока замедлится («сползет») а жидкость перегреется.

Материал уплотнительных элементов должен хорошо подходить для работы с гидравликой. Недостаточно, чтобы материал быль лишь устойчив к маслу.

Основное требование — стойкость к работе с гидравлическими маслами и рабочими жидкостями при повышенном давлении. Материал должен остаться прочным и сформированным, а жидкость не должна проникать в его компоненты. Для таких целей подойдет нитрильный каучук NBR. Он хорошо справляется со многими минеральными или некоторыми синтетическими маслами при различном колебании температур (от -30°C до +100°C). Если для системы подходят более экстремальные параметры, то нужно применять устойчивые материалы: фторкаучук FKM (Viton) для высоких температур (до +250°C) и агрессивных жидкостей, или полиуретан для чрезмерной износостойкости и работы при высоких давлениях.

Другой наиболее важный пункт — возможность работать под высоким и импульсным давлением. Уплотнение не должно терять геометрию, а также не распространятся в зазоры между деталями (это называется экструзией). Чтобы этого не происходило в напорные манжеты нередко устанавливают армирование — металлическую или полимерную вставку. Она отвечает за жесткость и четкое расположение в канавке. Чтобы поршневые кольца смогли справляться с давлением без потери формы, они должны быть достаточно твердыми.

Последнее требование — небольшой порог трения и чрезмерная износостойкость. Шток цилиндра движется тысячи раз. Уплотнение должно снижать сопротивление, быть устойчивым к перегреву и не терять свои характеристики на протяжение всей работы. Техника будет работать долго, если ее изготовят из качественных материалов, с правильной геометрией рабочей кромки манжеты и оптимальной шероховатостью.

Весь узел начнет работать неправильно, если неправильно подобрать хотя бы один элемент. Вот что нужно сделать.

Шаг первый — проанализировать рабочие условия: давление (наивысшее и рабочее), вид гидравлической жидкости, температурные колебания, быстроту движения штока, присутствие внешних загрязнений. Данные параметры помогут выбрать тип уплотнения и материала.

Шаг второй —качественное измерение посадочных размеров. Требуется измерить диаметр штока, расточки в крышке цилиндра и ширину канавок. Обращайте внимание на каждую десятую миллиметра, так как это важно. Если вы установите уплотнение примерно подходящего размера, то это 100% вызовет утечку или ускоренный износ.

Шаг третий — правильный монтаж. Устанавливать уплотнители следует специальными инструментами и соблюдая аккуратность. Острые металлические детали могут с лёгкостью повредить резиновые и полимерные элементы. При монтаже запрещено применять острые металлические предметы, лишь монтажные оправки и конусы из мягкого металла или пластика. Перед сборкой следует смазать поверхность и уплотнение гидравлическим маслом. Очень важно проверить поверхность штока — она должна быть без продольных рисок, коррозии или задиров. Такие дефекты испортят новое уплотнение за несколько применений.

Если во время нагрузки сползает шток, то это указывает на изношенность поршневых уплотнений и внутреннюю утечку. Для решения проблемы нужно разобрать цилиндр и заменить уплотнители поршня.

Если шток постоянно протекает, то это демонстрирует наличие износа или повреждение напорной манжеты штока. Если вы видите свидетельства грязи или ржавчины, то это свидетельствует о неправильной работе рязесъемника, который нуждается в смене вместе с основной манжетой.

Тревожным признаком выступает быстрый износ новых уплотнений после смены. Это происходит из-за неправильно подобранного материала, присутствии дефектов поверхности шток (шероховатость, задиры), перекоса при монтаже или наличия в системе абразивных частиц из-за износа других частей.

Чтобы решить проблемы со сложным ремонтом или подбором стабильных комплектующих обратитесь к профессионалам. Предприятие СИАЛ Промышленные Решения (seal-is.com) предоставляет широкий ассортимент гидравлических манжет, уплотнительных колец и грязесъемников из материалов NBR, FKM и полиуретана, а также техническую поддержку при подборе изделий под ваши конкретные параметры давления и среды.

Надежная работа гидроцилиндра — зависит от выбора материала, который бы подходил к условиям работы, подходящего размера и профессионального монтажа. Если своевременно осматривать и заменять уплотнители не по отдельности, а системно, то можно экономно поддерживать гидравлические системы в рабочем состоянии и избежать опасных поломок.